亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于電探針及光探針的沖擊加載時(shí)刻測(cè)量技術(shù)

        2022-12-01 05:29:26廖文強(qiáng)孫燕云吳浪黃曦晨劉福生張明建
        電子制作 2022年20期
        關(guān)鍵詞:光輻射飛片沖擊波

        廖文強(qiáng),孫燕云,吳浪,黃曦晨,劉福生,張明建

        (西南交通大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,四川成都,100191)

        0 引言

        沖擊波是一種速度達(dá)數(shù)千米每秒的應(yīng)力波。一直以來科研學(xué)者們對(duì)檢測(cè)極端條件下的沖擊波加載樣品的準(zhǔn)確時(shí)刻有著濃厚的興趣[1~3]。考慮到?jīng)_擊波獨(dú)特的物理特性,電探針是一種可行的檢測(cè)沖擊波加載時(shí)刻的測(cè)量手段,電探針的工作原理是通過沖擊波壓縮探針,迫使通電的電極瞬間導(dǎo)通并在輸出端產(chǎn)生電脈沖,通過該電信號(hào)發(fā)生的時(shí)刻即為沖擊波的加載時(shí)刻。但電探針的安裝要求較為苛刻,并非適用于任何實(shí)驗(yàn)條件,因此開發(fā)其它記錄沖擊波加載時(shí)刻的手段是十分必要的。

        研究表明當(dāng)沖擊波加載氣泡時(shí),受壓縮的氣泡會(huì)瞬間發(fā)光[4,5],通過該光輻射信號(hào)出現(xiàn)的時(shí)刻亦可說明沖擊波加載氣泡所在區(qū)域的時(shí)刻,該技術(shù)即本文中所指的光探針技術(shù)。由于工作原理不同,光探針技術(shù)和電探針技術(shù)在不同的測(cè)量場(chǎng)合可以互為補(bǔ)充,同時(shí)亦可彼此校驗(yàn)。

        基于上述實(shí)驗(yàn)需求,本文提出了將電探針與光探針相結(jié)合的方式的原位測(cè)試方法記錄沖擊波加載確定探測(cè)位置的具體時(shí)刻,意在進(jìn)一步提高與時(shí)間變量相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其變化規(guī)律的測(cè)試精度。

        1 實(shí)驗(yàn)裝置及電探針設(shè)計(jì)原理

        本文中的沖擊加載實(shí)驗(yàn)基于二級(jí)輕氣炮平臺(tái),其加載原理是高電流促使火藥爆炸,釋放能量推動(dòng)活塞,活塞迅速壓縮輕質(zhì)氣體,輕質(zhì)氣體被壓縮至某一極限時(shí)撐開膜片,最后驅(qū)動(dòng)飛片高速加載后撞擊靶體,形成沖擊波[6,7]。沖擊波將會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行沖擊壓縮,使其達(dá)到高溫高壓狀態(tài)。

        沖擊壓縮是一個(gè)迅速的過程,時(shí)間多為納秒級(jí),因此對(duì)實(shí)驗(yàn)時(shí)的檢測(cè)裝置的時(shí)間采集能力有較高的要求。本文實(shí)驗(yàn)中主要用到的檢測(cè)裝置是輻射高溫計(jì)和數(shù)字示波器,輻射高溫計(jì)是利用光電轉(zhuǎn)換原理將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的儀器,擁有檢測(cè)范圍廣,響應(yīng)時(shí)間快的特點(diǎn),能夠同步地將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)幅值的電信號(hào)。數(shù)字示波器的作用是將電信號(hào)以數(shù)字信息的方式呈現(xiàn)在顯示器上,本文實(shí)驗(yàn)中的數(shù)字示波器采樣率為20GS/S,數(shù)據(jù)讀取誤差不超過1ns。

        飛片的直徑為24mm,厚度3mm,該尺寸的設(shè)計(jì)保證了樣品在實(shí)驗(yàn)期中不會(huì)受到追趕波和邊側(cè)稀疏波的影響,且飛片在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)過平面拋光處理,故在靶體中形成的是一維平面波,理論上若飛片能絕對(duì)平整且飛行時(shí)不傾斜,電探針在受到平面沖擊時(shí)應(yīng)該同時(shí)觸發(fā)。鋁蓋板的厚度為1mm,兩個(gè)電探針端口的直線距離為20mm,小于飛片直徑,可保證在實(shí)驗(yàn)時(shí)碰撞觸發(fā)。電探針表面的絕緣漆可避免實(shí)驗(yàn)前出現(xiàn)誤觸發(fā)的情況,為防止飛片在高速飛行時(shí)撞損電探針,實(shí)驗(yàn)中將電探針扭為“L”型并在外層套入熱算管進(jìn)行雙重防護(hù),隨后將其嵌入基板中,同時(shí)在周圍利用絕緣的聚甲基丙烯酸甲酯固定,檢查基板兩側(cè)沒有電探針裸露在外時(shí)

        進(jìn)行磨平并拋光處理,盡可能保證電探針和基板的平整和光滑,降低實(shí)驗(yàn)誤差。電探針的電壓幅值大小在實(shí)驗(yàn)前通過電源進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的目的在于防止電壓的幅值過高,超過示波器的量程甚至擊穿示波器的顯示通道,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真,影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果判讀。

        銅箔的厚度為0.1mm,制作時(shí)要使注意其內(nèi)直徑略大于電探針之間的距離,外直徑與基板直徑相同即可,這樣的內(nèi)徑差設(shè)計(jì)可避免銅箔和電探針接觸。本文實(shí)驗(yàn)中銅箔為方便實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的接地,在銅箔兩邊進(jìn)行了延展。銅箔,鋁基板,鋁蓋板之間都用聚甲基丙烯酸甲酯年進(jìn)行粘接,該黏結(jié)劑在固定前為液體狀態(tài),由于其可能會(huì)流動(dòng)到電探針表面,凝結(jié)后會(huì)導(dǎo)致電探針無法觸發(fā),因此實(shí)驗(yàn)前使用要多次少量。

        上述的尺寸與材料設(shè)計(jì)皆是為了在飛片碰靶之前保證電探針端面與鋁蓋板絕緣,在飛片碰靶后可保證沖擊波達(dá)到時(shí)即刻觸發(fā)。電探針設(shè)計(jì)原理如圖1所示,圖中的兩個(gè)電探針成對(duì)角設(shè)計(jì),沖擊波到達(dá)靶心的時(shí)刻用呈對(duì)角線關(guān)系的一對(duì)電探針的平均觸發(fā)時(shí)刻記錄。

        實(shí)驗(yàn)前在注入液體的過程中要快速來回抽動(dòng),以保證液體內(nèi)可因湍流生成氣泡依附窗口界面處,本文實(shí)驗(yàn)中是液體樣品,需采用下進(jìn)上出的方式,觀察直到上出口出現(xiàn)液體代表已經(jīng)注滿。若實(shí)驗(yàn)樣品為固體,則使用間隙發(fā)光代替氣泡發(fā)光,間隙發(fā)光的原理是沖擊壓縮間隙中的氣體,致使其達(dá)到高溫高壓狀態(tài),從而產(chǎn)生熱輻射的現(xiàn)象,利用光纖收集光輻射信號(hào)即為沖擊波的加載時(shí)刻,其余實(shí)驗(yàn)操作步驟相同即可。液體中的氣泡發(fā)光實(shí)際上也是間隙發(fā)光的一種特殊形式,沖擊加載過程中,受壓縮的氣泡瞬間升溫升壓,由于熱輻射效應(yīng)的存在,此時(shí)會(huì)伴有很強(qiáng)的氣泡發(fā)光現(xiàn)象。

        表1展示了以高濃度雙氧水為探測(cè)液體的一次沖擊加載試驗(yàn)的加載條件及飛片參數(shù),表2給出了該次實(shí)驗(yàn)的其他基本參數(shù)。

        表1 實(shí)驗(yàn)加載條件及飛片參數(shù)(W表示飛片速度)

        表2 實(shí)驗(yàn)材料中的基本參數(shù)(d0表示樣品的初始厚度,t表示沖擊波經(jīng)過樣品的時(shí)間,P表示樣品中的沖擊壓強(qiáng),T0表示初始的環(huán)境溫度)

        圖2為光輻射測(cè)量裝置,實(shí)驗(yàn)中高速飛行的飛片撞擊到基板,形成沖擊波,沖擊波透過基板進(jìn)入98wt%雙氧水,氣泡產(chǎn)生的輻射光信號(hào)穿過后窗口,經(jīng)半球透鏡聚焦后由光纖收集傳輸?shù)捷椛涓邷赜?jì),最后在數(shù)字示波器上記錄輻射變化歷程。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中的氣泡是十分細(xì)小且數(shù)量眾多的,雙氧水在湍流且自身分解生成氣泡,考慮到數(shù)學(xué)隨機(jī)分布,為簡(jiǎn)化問題,圖2中的氣泡模型僅為示意。

        本次實(shí)驗(yàn)為捕捉更全面的光信號(hào),光信號(hào)的接收光纖有兩根,兩根光纖的材料參數(shù)相同,實(shí)驗(yàn)前光纖的自由端面已磨平拋光處理。實(shí)驗(yàn)時(shí)其中一根光纖收集的光信號(hào)經(jīng)過濾波寬度為650 10±nm的濾波片,隨后傳輸進(jìn)入輻射高溫計(jì),記錄為紅色光信號(hào);另一根光纖收集的光信號(hào)直接傳入輻射高溫計(jì),記錄為白光信號(hào)。

        實(shí)驗(yàn)中光纖的直徑為1mm,孔徑角為12°,光纖的接光面積較窄。因此本實(shí)驗(yàn)中增加一個(gè)半球透鏡輔助光纖接收光信號(hào),半球透鏡的半徑為3mm,焦距為6mm,由于實(shí)驗(yàn)材料在裝配時(shí)無法完全排除人工影響,例如透鏡傾斜等,為使實(shí)驗(yàn)時(shí)盡可能收集到較多的光信號(hào),光纖的實(shí)際安裝位置并非一定在焦距處,在實(shí)驗(yàn)中確定光纖的最佳收光位置的方法是在光源固定的前提下,拖動(dòng)光纖位置直到能在光纖另一端觀察到的光強(qiáng)最強(qiáng),此時(shí)該位置為光纖的最佳收光位置。在后面的實(shí)驗(yàn)操作中,固定該光纖保證光路不再改變即可。實(shí)驗(yàn)前對(duì)光輻射的強(qiáng)度僅是通過普朗克公式計(jì)算得出,并非實(shí)際光輻射強(qiáng)度,因此為避免實(shí)驗(yàn)時(shí)的光輻射強(qiáng)度過高,致使數(shù)據(jù)失真,實(shí)驗(yàn)前需調(diào)節(jié)輻射高溫計(jì)的增益大小和示波器的量程范圍,保證采集到完整且清晰的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。后窗口為融石英,其特點(diǎn)是無色透明,融石英的表面在實(shí)驗(yàn)前經(jīng)過光學(xué)拋光處理,沖擊壓縮下的氣泡的光輻射可完全透過,

        2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析

        電探針觸發(fā)如圖3所示,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)電探針雖布置于同一平面,但并未同時(shí)觸發(fā),1t時(shí)刻位于-101ns處,2t時(shí)刻位于-44ns處,表明電探針在制作及安裝時(shí)未達(dá)到完全平整,但該誤差僅約57ns,符合實(shí)驗(yàn)及工程需求,在加工誤差允許的范圍內(nèi)。利用求平均值的方法最終確認(rèn)沖擊波到達(dá)電探針?biāo)谄矫嬷行牡臅r(shí)刻為-72.5ns。兩個(gè)電探針的最高幅值相差極小,均約為27.5V,且從上升到回落的整個(gè)信號(hào)狀態(tài)相似,均可表明兩個(gè)電探針的安裝良好且一致。

        本文中使用的輻射高溫計(jì)可響應(yīng)的光譜波段約在300nm~650nm之間,根據(jù)普朗克公式可知,白光強(qiáng)度是各譜段光強(qiáng)度的總和,因此該實(shí)驗(yàn)中白光強(qiáng)度應(yīng)該為譜段在300~650nm的光強(qiáng)的總和。光輻射強(qiáng)度信號(hào)如圖4所示。

        沖擊波進(jìn)入98wt%雙氧水后立即有光輻射行為,這是含能材料起爆的特征,根據(jù)整體的光輻射行為表明整個(gè)裝置狀態(tài)良好,能保證良好的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集,2Et時(shí)刻附近有一個(gè)尖銳且時(shí)長(zhǎng)極短的信號(hào),整個(gè)時(shí)長(zhǎng)約10ns左右,這種發(fā)光行為來自沖擊壓縮下的氣泡發(fā)光[8,9]。2Et為通過熱力學(xué)計(jì)算得到的沖擊波抵達(dá)窗口時(shí)刻,圖4實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際光脈沖信號(hào)的發(fā)生時(shí)間與 2Et僅相差了約9ns,該一致程度表明用光探針技術(shù)探測(cè)得到的沖擊波抵達(dá)氣泡所在位置處的時(shí)刻結(jié)果合理[10,11,12],可靠度高。

        在EXP0106實(shí)驗(yàn)中,電探針的觸發(fā)記錄了沖擊波作用到該位置時(shí)的時(shí)刻,響應(yīng)速度快,精度高,實(shí)驗(yàn)證明該方法可完成納秒級(jí)的檢測(cè),電探針測(cè)試法為了保證未被沖擊波作用時(shí)探針端面不會(huì)被提前觸發(fā)且絕緣,往往要求探針端面所對(duì)應(yīng)的材料為固體(如圖1中的鋁蓋板),因此很難直接應(yīng)用于液體材料的相關(guān)測(cè)量。

        與之相對(duì)照的,光探針測(cè)試技術(shù)不僅擁有響應(yīng)快精度高,而且適用范圍更廣,既適用于液體材料,也適用與固體材料的相關(guān)測(cè)量。對(duì)于液體材料的測(cè)量,能夠做到不添加任何雜質(zhì)且無額外裝置的情況下實(shí)現(xiàn)時(shí)間檢測(cè)。因?yàn)闆_擊加載下的物質(zhì)可存在多種狀態(tài)[13,14,15],雜質(zhì)或額外裝置的存在均可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成復(fù)雜的影響。不利于完成高質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)及工業(yè)生產(chǎn)中,這一點(diǎn)尤為重要。若樣品材料本身為固體,則固體樣品與窗口間的間隙內(nèi)的氣泡在沖擊波的作用下也存在瞬間發(fā)光現(xiàn)象[16],記錄該光脈沖的發(fā)生時(shí)刻也即記錄了沖擊波抵達(dá)該間隙的時(shí)刻,且不引入新的雜質(zhì)。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

        電探針作為一種電開關(guān)裝置,利用沖擊波強(qiáng)壓縮性質(zhì)實(shí)現(xiàn)開關(guān),實(shí)驗(yàn)精度達(dá)到了納秒級(jí),直觀地反映了沖擊波在該位置的觸發(fā)時(shí)刻,分析電探針的數(shù)據(jù)模型,亦可得實(shí)驗(yàn)時(shí)的觸發(fā)效果。其“L”型結(jié)構(gòu)使得電探針既能完成正面碰撞的同時(shí),又能保證原位觸發(fā),提高了實(shí)驗(yàn)精準(zhǔn)度及實(shí)驗(yàn)效率。

        光探針測(cè)試技術(shù)中的氣泡并不屬于外物所加的雜質(zhì)粒子,不會(huì)對(duì)樣品的整體光輻射信號(hào)有影響,適用于多種樣品材料的沖擊加載時(shí)間測(cè)量,實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的原位測(cè)量。綜上所述,本文通過電探針和光探針相結(jié)合的方式多角度探討了記錄沖擊波抵達(dá)確定位置的設(shè)計(jì)方案,為相關(guān)研究提供了參考和依據(jù)。

        猜你喜歡
        光輻射飛片沖擊波
        飛片初始形狀對(duì)雷管起爆能力的影響
        火工品(2020年1期)2020-06-05 10:10:38
        基于光輻射條件的溫室環(huán)境多因子調(diào)控系統(tǒng)的研究
        武漢沖擊波
        非相干光的光輻射安全與標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展
        LED與光輻射計(jì)量測(cè)試
        能源物聯(lián)網(wǎng)沖擊波
        能源(2018年10期)2018-12-08 08:02:34
        光輻射測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域的若干研究進(jìn)展
        聚龍一號(hào)上磁驅(qū)動(dòng)鋁飛片發(fā)射實(shí)驗(yàn)的數(shù)值分析與再設(shè)計(jì)*
        爆炸與沖擊(2017年5期)2017-10-19 04:19:48
        醫(yī)生集團(tuán)沖擊波
        飛片下的空氣形成的“超強(qiáng)高速氣流刀”
        亚洲一区二区国产激情| 国产伦精品一区二区三区妓女| 无码中文字幕免费一区二区三区| 国产精品视频二区不卡| 91精品全国免费观看青青| 亚洲视频精品一区二区三区| 沐浴偷拍一区二区视频| 精品国产一区二区三区a | 国产的自拍av免费的在线观看| 久久久久亚洲精品男人的天堂| 久久久久久久久蜜桃| 精品人妻va出轨中文字幕| 国产剧情麻豆女教师在线观看| 无码不卡免费一级毛片视频| 久久精品网站免费观看| 中文字幕第一页人妻丝袜| 色综合av综合无码综合网站| 车上震动a级作爱视频| 精品国产AⅤ一区二区三区4区 | 岛国熟女一区二区三区| 偷柏自拍亚洲综合在线| 大陆老熟女自拍自偷露脸| 久久综合给合综合久久| 国产96在线 | 亚洲| 人妻少妇av中文字幕乱码免费| 亚洲国产综合人成综合网站| 久久久久久久综合综合狠狠| 99热成人精品热久久66| 亚洲AV无码一区二区三区精神| 国产人妖视频一区二区| 18禁黄网站禁片免费观看女女| 亚洲一区爱区精品无码| 亚洲精品日本| 国内国外日产一区二区| 亚洲av无码一区二区三区天堂| 1区2区3区高清视频| 亚洲VA中文字幕欧美VA丝袜| 国产日本精品一区二区| 亚洲视频高清一区二区| 久久夜色精品国产| 春色成人在线一区av|