空腔式動量傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種空腔式動量傳感器，它包括保護套，所述保護套內部設置有Asay窗、Asay膜以及光纖探頭；所述Asay窗連接光纖探頭；所述Asay窗和Asay膜之間設置為分離式結構；所述Asay膜與所述Asay窗相對的一面為測試界面。本實用新型克服了Asay窗對低密度微噴物質測試敏感度低以及Asay膜有效測試時長短的缺點；融合了Asay窗和Asay膜、激光干涉測速三種測試功能，發(fā)揮了三種測試技術各自的測試優(yōu)點；成倍縮小了占用測試空間，大大縮小了嵌入式測量對微噴、微層裂物質演化狀態(tài)產(chǎn)生的影響。
【專利說明】
空腔式動量傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及高壓加載下瞬態(tài)光電測試技術領域，特別是針對高壓加載下被加載物體自由面產(chǎn)生的微噴、微層裂物質隨時間的演化過程的診斷技術，具體涉及一種空腔式Asay動量傳感器。
【背景技術】
[0002]微噴物質是一種在高壓加載下金屬飛片被恪化(或部分恪化)形成的表面微噴射流，微層裂物質是在隨后的反射拉伸波作用下發(fā)生微層裂而產(chǎn)生的。由于微噴/微層裂現(xiàn)象對金屬飛片的物質狀態(tài)造成改變，可能嚴重影響金屬飛片力學響應行為，且微噴/微層裂物質還可能與后繼界面混合，增強界面不穩(wěn)定性。因此，微噴/微層裂現(xiàn)象研究已成為國內外武器物理研究的熱點，并在爆轟、激光、電磁等不同動高壓加載條件下，該研究方向得到進一步拓展和深入，逐步發(fā)展成為沖擊動力學研究領域一個專門的研究方向。
[0003]動量傳感器是將傳感器嵌入微噴/微層裂物質內部，對傳感器底部測試界面粒子速度歷程使用激光干涉測速儀進行連續(xù)測量的嵌入式測試診斷方法。由于該方法最早由美國Asay J.R.提出，故該類傳感器又稱Asay動量傳感器，目前主要的Asay動量傳感器分為Asay膜和Asay窗兩種。目前，Asay動量傳感器技術仍然存在諸多有待解決的問題:Asay窗測試時間長，但測試靈敏度低，難以響應低密度微噴物質；而Asay膜則相反，難以對相對密度較高的微層裂物質進行測量;這都大大限制了以上兩種測試技術在微噴/微層裂診斷中的應用，特別是在某些成本高昂，測試空間密閉狹小，且只能使用嵌入式測試手段的實驗中(如內爆加載實驗)，為了有效測試微噴/微層裂發(fā)展演化全部歷程，不得不分別放置Asay膜和Asay窗探頭，在不同位置點進行測試，這種多點式的非同軸測試方式，不僅會因界面不穩(wěn)定性而帶來測試結果不一致難以分析，還會導致原本狹小的測試空間被多個Asay探頭過度占用，使得其它測試(如光、電探針測試)難以開展;另外，Asay探頭測試方式為嵌入式，占用面積越大，對測試區(qū)域物質的原有物理狀態(tài)影響就越大，測試結果可信度大大降低。因此，雖然Asay膜、Asay窗測試技術具有種種無可替代的測試特點和潛力，但目前在實際工程中的直接應用仍存在諸多限制。因此，研制一種新型嵌入式動量傳感測試技術，克服Asay膜和Asay窗自身的測試缺點，實現(xiàn)單點同軸全程測量，成倍減小傳感器占用空間，增強測試數(shù)據(jù)的可信度，為武器物理研究提供一種強有力的診斷技術，具有重要的意義。
[0004]化學式:LiF，中文名稱:氟化鋰，是一種鹽，是堿金屬鹵化物，室溫下為白色晶體，難溶于水。用做核工業(yè)，搪瓷工業(yè)，光學玻璃制造，干燥劑、助熔劑等。它可由碳酸鋰或氫氧化鋰與氫氟酸在鉛皿或鉑皿中結晶制得。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型為了克服Asay膜、Asay窗各自的測試缺點，將Asay膜、Asay窗以及PDV三種測試方法的功能進行有機融合，實現(xiàn)單點同軸全程速度歷程測量，本實用新型提出一種新型的空腔式Asay動量傳感器結構。
[0006]為解決上述的技術問題，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]一種空腔式動量傳感器，它包括保護套，所述保護套內部設置有Asay窗、Asay膜以及光纖探頭;所述Asay窗連接光纖探頭;所述Asay窗和Asay膜之間設置為分離式結構;所述Asay膜與所述Asay窗相對的一面為測試界面。
[0008]更進一步的技術方案是所述Asay窗和Asay膜是同一種材質制作而成。
[0009]更進一步的技術方案是所述Asay窗和Asay膜是LiF材質制作而成。
[0010]更進一步的技術方案是所述Asay膜的測試界面鍍有一層增反膜。
[0011]更進一步的技術方案是所述光纖探頭外接激光干涉測速儀。
[0012]更進一步的技術方案是所述Asay窗和Asay膜之間的分離式結構為:所述Asay窗和Asay膜之間形成空腔結構。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0014]1.克服了 Asay窗對低密度微噴物質測試敏感度低以及Asay膜有效測試時長短的缺點；
[0015]2.融合了 Asay窗和Asay膜、激光干涉測速三種測試功能，發(fā)揮了三種測試技術各自的測試優(yōu)點；
[0016]3.使用單個傳感器實現(xiàn)了從金屬飛片啟動，經(jīng)歷微噴、微層裂物質區(qū)域時段，最后金屬飛片主體撞擊傳感器的整個測試時段的全量程連續(xù)測量，將原來三個傳感器才能實現(xiàn)的測試功能集成到一個傳感器上，成倍縮小了占用測試空間，大大縮小了嵌入式測量對微噴、微層裂物質演化狀態(tài)產(chǎn)生的影響。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型一個實施例中空腔式動量傳感器的結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型一個實施例Sn飛片爆轟加載實驗示意圖。
[0019]附圖標記說明:IAsay窗，2Asay膜，3保護套，4光纖探頭，5測試界面，6空腔，100空腔式Asay動量傳感器，200雷管，201炸藥，202Sn飛片，203微層裂區(qū)，204微噴區(qū)。
【具體實施方式】
[0020]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0021]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0022]下面結合附圖及實施例對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0023]如圖1所示，根據(jù)本實用新型的一個實施例，本實施例公開一種空腔式Asay動量傳感器，它包括:LiF材質的Asay窗l(fā)、Asay膜2以及保護套3、光纖探頭4四部分結構組件，并且光纖探頭4外接激光干涉測速儀(PDV)，Asay膜上表面為測試界面5，如圖1所示。作為優(yōu)選的實施方案，所述Asay窗和Asay膜之間設置為分離式結構;具體的，Asay窗I和Asay膜2之間留有空腔6。
[0024]該傳感器的測試原理為:將Asay膜與Asay窗設計為分離式結構，使二者中間形成一個固定間隔長度的空腔，并使Asay膜處于近似自由狀態(tài)；當Asay膜在被微噴物質撞擊之后，可自由飛行一段時間，在該時段內可視為Asay膜測試；而當Asay膜抵達Asay窗下端面時，由于二者材質一致，沖擊阻抗匹配，碰撞后在瞬間合為一體，測試結構由Asay膜轉變?yōu)锳say窗，在這之后的有效測試時段內，可視為Asay窗測試。
[0025]進一步的，作為優(yōu)選的實施方案，為了將激光干涉測速功能融入進來，將測試界面采用光學增反鍍膜方案，在Asay膜的測試界面5鍍一定回光比例的增反膜，使H)V光纖探頭部分入射光投射至金屬飛片表面進行測試，另一部分測試界面回光在被微噴/微層裂物質撞擊后發(fā)生多普勒頻移，也會與干涉儀內部參考光形成干涉信號，中繼之前的金屬飛片前表面物質速度歷程測量，轉而進行空腔式Asay動量傳感器測試界面速度歷程測量。通過光學增反鍍膜方案，可實現(xiàn)從金屬飛片啟動到微噴、微層裂物質碰撞傳感器之前時段物質運動速度的測量，拓展動量傳感器的測試時段，實現(xiàn)單點同軸全量程測量。
[0026]進一步的，如圖2所示，本實施例以空腔式Asay動量傳感器在Sn材料金屬飛片爆轟加載實驗中的應用為實施例，對其使用方法進行進一步說明。
[0027]在爆轟實驗中，將空腔式Asay動量傳感器100固定放置在爆轟裝置上方，使其與Sn飛片上表面保持一定距離;爆轟裝置主要由雷管200、炸藥201和Sn飛片202三部分組成，雷管引爆炸藥，炸藥爆轟對Sn飛片進行加載，Sn飛片被爆轟加載后，在高壓加載下Sn飛片被熔化(或部分熔化)形成表面微噴物質，并在隨后的反射拉伸波作用下發(fā)生微層裂而產(chǎn)生微層裂物質，其分布方式為微噴物質在上，微層裂物質在下，即微噴區(qū)204在上，微層裂區(qū)203在下，如圖2所示。微噴物質、微層裂物質產(chǎn)生后都以超高速度向上運動，在微噴物質撞擊空腔式Asay動量傳感器下端面之前，由于空腔式Asay動量傳感器測試界面(即Asay膜上端面)采用了光學增反鍍膜方案，其上端的PDV光纖探頭出射的部分激光能夠穿透測試界面直接照射至微噴物質前界面，其回光被rov光纖探頭探測，微噴物質前界面的運動速度歷程被檢測至IJ，該時段為rov測試段;當微噴物質開始撞擊空腔式Asay動量傳感器下端面并遮擋住透過Asay膜的光路，且Asay膜開始向上運動時，PDV光纖探頭對Asay膜的上端面即測試界面的運動速度歷程進行檢測，中繼PDV段的測試，該時段為Asay膜測試段；當Asay膜運動到Asay窗下端面時，由于Asay膜和Asay窗材質都為LiF材質，二者沖擊阻抗匹配，Asay膜與Asay窗撞擊后瞬間與Asay窗融合在一起，整體形成一個新的Asay窗，繼續(xù)對測試界面的速度歷程進行檢測，中繼Asay膜段的測試，該時段為Asay窗測試段;最后，Sn飛片密實基體撞擊空腔式Asay動量傳感器，直接破壞測試界面，測試中斷。
[0028]以上方法完成了從Sn飛片被爆轟加載啟動時刻開始，經(jīng)歷微噴、微層裂物質，最后Sn飛片密實基體撞擊空腔式Asay動量傳感器的整段速度歷程測量;經(jīng)歷了H)V測量、Asay膜測量、Asay窗測量三段接力式測試歷程;實現(xiàn)了對微噴、微層裂物質的單點同軸全量程的速度歷程測量，為微噴、微層裂物質的密度演化歷程的進一步分析和反演提供了良好的基礎數(shù)據(jù)。
[0029]在本說明書中所談到的“一個實施例”、“另一個實施例”、“實施例”等，指的是結合該實施例描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個實施例中。在說明書中多個地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個實施例。進一步來說，結合任一個實施例描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施例來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點也落在本實用新型的范圍內。
[0030]盡管這里參照實用新型的多個解釋性實施例對本實用新型進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則范圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開權利要求的范圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權項】
1.一種空腔式動量傳感器，它包括保護套，所述保護套內部設置有Asay窗、Asay膜以及光纖探頭;所述Asay窗連接光纖探頭;其特征在于:所述Asay窗和Asay膜之間設置為分離式結構;所述Asay膜與所述Asay窗相對的一面為測試界面。2.根據(jù)權利要求1所述的空腔式動量傳感器，其特征在于所述的Asay窗和Asay膜是同一種材質制作而成。3.根據(jù)權利要求1或2所述的空腔式動量傳感器，其特征在于所述的Asay窗和Asay膜是LiF材質制作而成。4.根據(jù)權利要求1所述的空腔式動量傳感器，其特征在于所述的Asay膜的測試界面鍍有一層增反膜。5.根據(jù)權利要求1所述的空腔式動量傳感器，其特征在于所述的光纖探頭外接激光干涉測速儀。6.根據(jù)權利要求1所述的空腔式動量傳感器，其特征在于所述Asay窗和Asay膜之間的分離式結構為:所述Asay窗和Asay膜之間形成空腔結構。
【文檔編號】G01P3/36GK205581129SQ201620297179
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】陳浩玉, 洪仁楷, 陳永濤, 張崇玉, 莫俊杰, 張茹, 金山
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所