空腔式動(dòng)量傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種空腔式動(dòng)量傳感器，它包括保護(hù)套，所述保護(hù)套內(nèi)部設(shè)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(shè)置為分離式結(jié)構(gòu)；所述Asay膜與所述Asay窗相對(duì)的一面為測(cè)試界面。本實(shí)用新型克服了Asay窗對(duì)低密度微噴物質(zhì)測(cè)試敏感度低以及Asay膜有效測(cè)試時(shí)長(zhǎng)短的缺點(diǎn)；融合了Asay窗和Asay膜、激光干涉測(cè)速三種測(cè)試功能，發(fā)揮了三種測(cè)試技術(shù)各自的測(cè)試優(yōu)點(diǎn)；成倍縮小了占用測(cè)試空間，大大縮小了嵌入式測(cè)量對(duì)微噴、微層裂物質(zhì)演化狀態(tài)產(chǎn)生的影響。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
空腔式動(dòng)量傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及高壓加載下瞬態(tài)光電測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，特別是針對(duì)高壓加載下被加載物體自由面產(chǎn)生的微噴、微層裂物質(zhì)隨時(shí)間的演化過(guò)程的診斷技術(shù)，具體涉及一種空腔式Asay動(dòng)量傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]微噴物質(zhì)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(zhì)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(duì)金屬飛片的物質(zhì)狀態(tài)造成改變，可能?chē)?yán)重影響金屬飛片力學(xué)響應(yīng)行為，且微噴/微層裂物質(zhì)還可能與后繼界面混合，增強(qiáng)界面不穩(wěn)定性。因此，微噴/微層裂現(xiàn)象研究已成為國(guó)內(nèi)外武器物理研究的熱點(diǎn)，并在爆轟、激光、電磁等不同動(dòng)高壓加載條件下，該研究方向得到進(jìn)一步拓展和深入，逐步發(fā)展成為沖擊動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域一個(gè)專(zhuān)門(mén)的研究方向。
[0003]動(dòng)量傳感器是將傳感器嵌入微噴/微層裂物質(zhì)內(nèi)部，對(duì)傳感器底部測(cè)試界面粒子速度歷程使用激光干涉測(cè)速儀進(jìn)行連續(xù)測(cè)量的嵌入式測(cè)試診斷方法。由于該方法最早由美國(guó)Asay J.R.提出，故該類(lèi)傳感器又稱Asay動(dòng)量傳感器，目前主要的Asay動(dòng)量傳感器分為Asay膜和Asay窗兩種。目前，Asay動(dòng)量傳感器技術(shù)仍然存在諸多有待解決的問(wèn)題:Asay窗測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，但測(cè)試靈敏度低，難以響應(yīng)低密度微噴物質(zhì)；而Asay膜則相反，難以對(duì)相對(duì)密度較高的微層裂物質(zhì)進(jìn)行測(cè)量;這都大大限制了以上兩種測(cè)試技術(shù)在微噴/微層裂診斷中的應(yīng)用，特別是在某些成本高昂，測(cè)試空間密閉狹小，且只能使用嵌入式測(cè)試手段的實(shí)驗(yàn)中(如內(nèi)爆加載實(shí)驗(yàn))，為了有效測(cè)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(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，這種多點(diǎn)式的非同軸測(cè)試方式，不僅會(huì)因界面不穩(wěn)定性而帶來(lái)測(cè)試結(jié)果不一致難以分析，還會(huì)導(dǎo)致原本狹小的測(cè)試空間被多個(gè)Asay探頭過(guò)度占用，使得其它測(cè)試(如光、電探針測(cè)試)難以開(kāi)展;另外，Asay探頭測(cè)試方式為嵌入式，占用面積越大，對(duì)測(cè)試區(qū)域物質(zhì)的原有物理狀態(tài)影響就越大，測(cè)試結(jié)果可信度大大降低。因此，雖然Asay膜、Asay窗測(cè)試技術(shù)具有種種無(wú)可替代的測(cè)試特點(diǎn)和潛力，但目前在實(shí)際工程中的直接應(yīng)用仍存在諸多限制。因此，研制一種新型嵌入式動(dòng)量傳感測(cè)試技術(shù)，克服Asay膜和Asay窗自身的測(cè)試缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)同軸全程測(cè)量，成倍減小傳感器占用空間，增強(qiáng)測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度，為武器物理研究提供一種強(qiáng)有力的診斷技術(shù)，具有重要的意義。
[0004]化學(xué)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(xué)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(jié)晶制得。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為了克服Asay膜、Asay窗各自的測(cè)試缺點(diǎn)，將Asay膜、Asay窗以及PDV三種測(cè)試方法的功能進(jìn)行有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)同軸全程速度歷程測(cè)量，本實(shí)用新型提出一種新型的空腔式Asay動(dòng)量傳感器結(jié)構(gòu)。
[0006]為解決上述的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種空腔式動(dòng)量傳感器，它包括保護(hù)套，所述保護(hù)套內(nèi)部設(shè)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(shè)置為分離式結(jié)構(gòu);所述Asay膜與所述Asay窗相對(duì)的一面為測(cè)試界面。
[0008]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述Asay窗和Asay膜是同一種材質(zhì)制作而成。
[0009]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述Asay窗和Asay膜是LiF材質(zhì)制作而成。
[0010]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述Asay膜的測(cè)試界面鍍有一層增反膜。
[0011]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述光纖探頭外接激光干涉測(cè)速儀。
[0012]更進(jìn)一步的技術(shù)方案是所述Asay窗和Asay膜之間的分離式結(jié)構(gòu)為:所述Asay窗和Asay膜之間形成空腔結(jié)構(gòu)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]1.克服了 Asay窗對(duì)低密度微噴物質(zhì)測(cè)試敏感度低以及Asay膜有效測(cè)試時(shí)長(zhǎng)短的缺點(diǎn)；
[0015]2.融合了 Asay窗和Asay膜、激光干涉測(cè)速三種測(cè)試功能，發(fā)揮了三種測(cè)試技術(shù)各自的測(cè)試優(yōu)點(diǎn)；
[0016]3.使用單個(gè)傳感器實(shí)現(xiàn)了從金屬飛片啟動(dòng)，經(jīng)歷微噴、微層裂物質(zhì)區(qū)域時(shí)段，最后金屬飛片主體撞擊傳感器的整個(gè)測(cè)試時(shí)段的全量程連續(xù)測(cè)量，將原來(lái)三個(gè)傳感器才能實(shí)現(xiàn)的測(cè)試功能集成到一個(gè)傳感器上，成倍縮小了占用測(cè)試空間，大大縮小了嵌入式測(cè)量對(duì)微噴、微層裂物質(zhì)演化狀態(tài)產(chǎn)生的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中空腔式動(dòng)量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例Sn飛片爆轟加載實(shí)驗(yàn)示意圖。
[0019]附圖標(biāo)記說(shuō)明:IAsay窗，2Asay膜，3保護(hù)套，4光纖探頭，5測(cè)試界面，6空腔，100空腔式Asay動(dòng)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(shí)施方式】
[0020]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)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(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類(lèi)似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類(lèi)似特征中的一個(gè)例子而已。
[0022]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0023]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，本實(shí)施例公開(kāi)一種空腔式Asay動(dòng)量傳感器，它包括:LiF材質(zhì)的Asay窗l(fā)、Asay膜2以及保護(hù)套3、光纖探頭4四部分結(jié)構(gòu)組件，并且光纖探頭4外接激光干涉測(cè)速儀(PDV)，Asay膜上表面為測(cè)試界面5，如圖1所示。作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述Asay窗和Asay膜之間設(shè)置為分離式結(jié)構(gòu);具體的，Asay窗I和Asay膜2之間留有空腔6。
[0024]該傳感器的測(cè)試原理為:將Asay膜與Asay窗設(shè)計(jì)為分離式結(jié)構(gòu)，使二者中間形成一個(gè)固定間隔長(zhǎng)度的空腔，并使Asay膜處于近似自由狀態(tài)；當(dāng)Asay膜在被微噴物質(zhì)撞擊之后，可自由飛行一段時(shí)間，在該時(shí)段內(nèi)可視為Asay膜測(cè)試；而當(dāng)Asay膜抵達(dá)Asay窗下端面時(shí)，由于二者材質(zhì)一致，沖擊阻抗匹配，碰撞后在瞬間合為一體，測(cè)試結(jié)構(gòu)由Asay膜轉(zhuǎn)變?yōu)锳say窗，在這之后的有效測(cè)試時(shí)段內(nèi)，可視為Asay窗測(cè)試。
[0025]進(jìn)一步的，作為優(yōu)選的實(shí)施方案，為了將激光干涉測(cè)速功能融入進(jìn)來(lái)，將測(cè)試界面采用光學(xué)增反鍍膜方案，在Asay膜的測(cè)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(jìn)行測(cè)試，另一部分測(cè)試界面回光在被微噴/微層裂物質(zhì)撞擊后發(fā)生多普勒頻移，也會(huì)與干涉儀內(nèi)部參考光形成干涉信號(hào)，中繼之前的金屬飛片前表面物質(zhì)速度歷程測(cè)量，轉(zhuǎn)而進(jìn)行空腔式Asay動(dòng)量傳感器測(cè)試界面速度歷程測(cè)量。通過(guò)光學(xué)增反鍍膜方案，可實(shí)現(xiàn)從金屬飛片啟動(dòng)到微噴、微層裂物質(zhì)碰撞傳感器之前時(shí)段物質(zhì)運(yùn)動(dòng)速度的測(cè)量，拓展動(dòng)量傳感器的測(cè)試時(shí)段，實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)同軸全量程測(cè)量。
[0026]進(jìn)一步的，如圖2所示，本實(shí)施例以空腔式Asay動(dòng)量傳感器在Sn材料金屬飛片爆轟加載實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用為實(shí)施例，對(duì)其使用方法進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0027]在爆轟實(shí)驗(yàn)中，將空腔式Asay動(dòng)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(duì)Sn飛片進(jìn)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(zhì)，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(zhì)，其分布方式為微噴物質(zhì)在上，微層裂物質(zhì)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(zhì)、微層裂物質(zhì)產(chǎn)生后都以超高速度向上運(yùn)動(dòng)，在微噴物質(zhì)撞擊空腔式Asay動(dòng)量傳感器下端面之前，由于空腔式Asay動(dòng)量傳感器測(cè)試界面(即Asay膜上端面)采用了光學(xué)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(cè)試界面直接照射至微噴物質(zhì)前界面，其回光被rov光纖探頭探測(cè)，微噴物質(zhì)前界面的運(yùn)動(dòng)速度歷程被檢測(cè)至IJ，該時(shí)段為rov測(cè)試段;當(dāng)微噴物質(zhì)開(kāi)始撞擊空腔式Asay動(dòng)量傳感器下端面并遮擋住透過(guò)Asay膜的光路，且Asay膜開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，PDV光纖探頭對(duì)Asay膜的上端面即測(cè)試界面的運(yùn)動(dòng)速度歷程進(jìn)行檢測(cè)，中繼PDV段的測(cè)試，該時(shí)段為Asay膜測(cè)試段；當(dāng)Asay膜運(yùn)動(dòng)到Asay窗下端面時(shí)，由于Asay膜和Asay窗材質(zhì)都為L(zhǎng)iF材質(zhì)，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(gè)新的Asay窗，繼續(xù)對(duì)測(cè)試界面的速度歷程進(jìn)行檢測(cè)，中繼Asay膜段的測(cè)試，該時(shí)段為Asay窗測(cè)試段;最后，Sn飛片密實(shí)基體撞擊空腔式Asay動(dòng)量傳感器，直接破壞測(cè)試界面，測(cè)試中斷。
[0028]以上方法完成了從Sn飛片被爆轟加載啟動(dòng)時(shí)刻開(kāi)始，經(jīng)歷微噴、微層裂物質(zhì)，最后Sn飛片密實(shí)基體撞擊空腔式Asay動(dòng)量傳感器的整段速度歷程測(cè)量;經(jīng)歷了H)V測(cè)量、Asay膜測(cè)量、Asay窗測(cè)量三段接力式測(cè)試歷程;實(shí)現(xiàn)了對(duì)微噴、微層裂物質(zhì)的單點(diǎn)同軸全量程的速度歷程測(cè)量，為微噴、微層裂物質(zhì)的密度演化歷程的進(jìn)一步分析和反演提供了良好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0029]在本說(shuō)明書(shū)中所談到的“一個(gè)實(shí)施例”、“另一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”等，指的是結(jié)合該實(shí)施例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)包括在本申請(qǐng)概括性描述的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說(shuō)明書(shū)中多個(gè)地方出現(xiàn)同種表述不是一定指的是同一個(gè)實(shí)施例。進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，結(jié)合任一個(gè)實(shí)施例描述一個(gè)具體特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)時(shí)，所要主張的是結(jié)合其他實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)這種特征、結(jié)構(gòu)或者特點(diǎn)也落在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。
[0030]盡管這里參照實(shí)用新型的多個(gè)解釋性實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申請(qǐng)公開(kāi)的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說(shuō)，在本申請(qǐng)公開(kāi)權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對(duì)主題組合布局的組成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種空腔式動(dòng)量傳感器，它包括保護(hù)套，所述保護(hù)套內(nèi)部設(shè)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(shè)置為分離式結(jié)構(gòu);所述Asay膜與所述Asay窗相對(duì)的一面為測(cè)試界面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔式動(dòng)量傳感器，其特征在于所述的Asay窗和Asay膜是同一種材質(zhì)制作而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空腔式動(dòng)量傳感器，其特征在于所述的Asay窗和Asay膜是LiF材質(zhì)制作而成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔式動(dòng)量傳感器，其特征在于所述的Asay膜的測(cè)試界面鍍有一層增反膜。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔式動(dòng)量傳感器，其特征在于所述的光纖探頭外接激光干涉測(cè)速儀。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腔式動(dòng)量傳感器，其特征在于所述Asay窗和Asay膜之間的分離式結(jié)構(gòu)為:所述Asay窗和Asay膜之間形成空腔結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】G01P3/36GK205581129SQ201620297179
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)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(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所