作用激光器 12發(fā)射的作用激光的單脈沖能量最大440mJ，脈寬7ns，波長1064nm。半波片13、偏振片14 和擴束聚焦透鏡組16光軸重合，并使作用激光在靶標(biāo)上的光斑中心與靶標(biāo)中心重合。通過 作用激光入射至靶標(biāo)表面，對靶標(biāo)產(chǎn)生沖量傳遞；進而用于固定靶標(biāo)的復(fù)擺會產(chǎn)生擺動，通 過可移動標(biāo)尺裝置B中的千兆赫茲光電傳感器6可以探測復(fù)擺的最大擺角，從而得到作用 激光對靶標(biāo)的沖量耦合效率。
[0044] 靶標(biāo)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，調(diào)節(jié)探測光和千兆赫茲光電傳感器6的位置，使探測光可 以沿水平滑軌8的滑行方向（即千兆赫茲光電傳感器6的法線方向）入射至千兆赫茲光電 傳感器6感光面中心，此時不波器10讀取千兆赫茲光電傳感器6測得的光電信號達(dá)到最大 值，并記錄千兆赫茲光電傳感器6的垂直方向的高度作為千兆赫茲光電傳感器6的起始位 置。測量開始前，標(biāo)定復(fù)擺上靶標(biāo)中心位置沿X軸正方向位移s與使得探測光可以入射至 千兆赫茲光電傳感器6感光面中心時千兆赫茲光電傳感器6終止位置的對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)集， 如圖3所示。當(dāng)作用激光器12單脈沖出光時，由觸發(fā)光電傳感器11觸發(fā)示波器10開始記 錄千兆赫茲光電傳感器6得到的探測光信號，以便得到復(fù)擺達(dá)到最大擺角時對應(yīng)的千兆赫 茲光電傳感器6最大位移d，從而通過對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集內(nèi)插得到靶標(biāo)中心最大位移s， 進而計算出復(fù)擺最大擺角Θ ;同時通過能量計15監(jiān)測作用激光器12的單脈沖能量，以便 計算能量耦合效率。通過半波片13和偏振片14組成的作用激光能量調(diào)節(jié)單元從小至大改 變作用于靶標(biāo)的激光能量，并記錄每個激光能量對應(yīng)的復(fù)擺最大擺角，并進行5次測試取 平均值。完成一組實驗后，通過式（5)計算獲得激光單脈沖能量改變時，對靶標(biāo)的沖量耦合 系數(shù)變化曲線，進而得到使得沖量耦合效率最大時的激光能量密度，如圖4所示。
[0045] 本發(fā)明中復(fù)擺與復(fù)擺支架接觸邊緣鋒利以盡可能減少摩擦力，并通過固定于復(fù)擺 桿架的反射鏡將探測光反射至光電傳感以探測復(fù)擺最大擺角；可移動標(biāo)尺裝置可以方便捕 捉高速瞬態(tài)作用源對靶標(biāo)產(chǎn)生的沖量傳遞效應(yīng)，并適應(yīng)不同復(fù)擺擺角測試量程范圍；通過 測定復(fù)擺擺角與光電傳感器起始位置與終止位置位移差對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集，從而通過對 對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集插值實現(xiàn)任意最大擺角的精確測量；通過無量綱化沖量耦合效率消除 復(fù)擺質(zhì)量分布測量可能引入的誤差。本發(fā)明適用的被測沖量耦合效率可以是各種材料的靶 標(biāo)在激光輻照下的沖量耦合效率，也可是靶標(biāo)在磁力脈沖作用、液體或氣體射流沖擊、子彈 撞擊等瞬間脈沖力作用下的沖量耦合效率。
【主權(quán)項】
1. 一種激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，包括用于放置靶標(biāo)的復(fù) 擺裝置（A)，用于探測復(fù)擺最大擺角的可移動標(biāo)尺裝置（B)，探測光源（17)，示波器（10)，觸 發(fā)光電傳感器（11)，作用激光器（12)，由半波片（13)和偏振片（14)組成的作用激光能量 調(diào)節(jié)單元，能量計（15)以及擴束聚焦透鏡組（16); 復(fù)擺裝置（A)包括復(fù)擺和復(fù)擺支架（4);復(fù)擺由兩根復(fù)擺桿架（1)、支撐桿架（5)、安裝 在支撐桿架（5)上的反射鏡（2)、靶標(biāo)固定支架（3)組成；兩根復(fù)擺桿架（1)、支撐桿架（5)、 靶標(biāo)固定支架（3)組成矩形框架；支撐桿架（5)為金屬片，其下邊緣為鋒利邊緣，金屬片垂 直安裝在兩根復(fù)擺桿架（1)的上端，靶標(biāo)固定支架（3)安裝在兩根復(fù)擺桿架（1)的下端；兩 根復(fù)擺桿架（1)為高剛性長條狀薄片狀，其厚度方向與復(fù)擺擺動方向垂直；復(fù)擺支架（4)為 兩片具有鋒利邊緣的金屬片，復(fù)擺通過支撐桿架（5)放置在復(fù)擺支架（4)上，支撐桿架（5) 的鋒利邊緣與復(fù)擺支架（4)的鋒利邊緣相接觸； 可移動標(biāo)尺裝置（B)由千兆赫茲光電傳感器（6)、一維平移臺（7)、水平滑軌（8)以及 可沿水平滑軌（8)滑動的標(biāo)尺（9)組成；千兆赫茲光電傳感器（6)固定于一維平移臺（7) 上，一維平移臺（7)安裝在標(biāo)尺（9)上，并可以沿標(biāo)尺（9)在垂直方向滑動；千兆赫茲光電 傳感器（6)以及一維平移臺（7)在滑軌（8上的滑動方向與光電傳感器感光面法向平行； 千兆赫茲光電傳感器（6)與示波器（10)連接，示波器（10)與觸發(fā)光電傳感器（11)連接。2. 如權(quán)利要求1所述激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，探測光源 (17)發(fā)出的探測光經(jīng)由復(fù)擺裝置（A)上的反射鏡（2)反射后，垂直入射到可移動標(biāo)尺裝置 (B)中的千兆赫茲光電傳感器（6)的感光面上；半波片（13)、偏振片（14)以及擴束聚焦透 鏡組（16)的光軸重合，并使作用激光在靶標(biāo)上的光斑中心與靶標(biāo)中心重合。3. 如權(quán)利要求1所述激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，探測復(fù)擺 的小偏轉(zhuǎn)角時，調(diào)節(jié)一維平移臺（7)在水平滑軌（8)上的位置，使千兆赫茲光電傳感器（6) 遠(yuǎn)離復(fù)擺；探測復(fù)擺較大偏轉(zhuǎn)角時，調(diào)節(jié)一維平移臺（7)在水平滑軌（8)上的位置，使千兆 赫茲光電傳感器（6)靠近復(fù)擺，將復(fù)擺最大擺角對應(yīng)的光電傳感器（6)起始位置與終止位 置之間的位移差縮小到一維平移臺移動范圍以內(nèi)。4. 如權(quán)利要求1所述激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，通過先驗 實驗測定復(fù)擺擺角與千兆赫茲光電傳感器（6)起始位置和終止位置之間位移差的對應(yīng)關(guān) 系標(biāo)定數(shù)據(jù)集，通過對該對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集插值實現(xiàn)任意最大擺角的測量。5. 如權(quán)利要求1所述激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，獲得對應(yīng) 關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集的方法為，使用螺旋測微計（5)對準(zhǔn)位于靶標(biāo)固定支架上（3)的靶標(biāo)中心， 并使激光在靶標(biāo)上的輻照中心與螺旋測微計（5)的對準(zhǔn)位置重合，將此時的螺旋測微計讀 數(shù)作為靶標(biāo)起始位置；通過螺旋測微計（5)使靶標(biāo)移動微小位移s，并記錄千兆赫茲光電傳 感器（6)的終止位置，從而獲得位移s與千兆赫茲光電傳感器（6)終止位置之間對應(yīng)關(guān)系 標(biāo)定數(shù)據(jù)集；然后通過位移s與千兆赫茲光電傳感器（6)終止位置對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集和 公式s = 1 · sin( Θ )獲得復(fù)擺擺角Θ與光電傳感器（6)終止位置對應(yīng)關(guān)系標(biāo)定數(shù)據(jù)集。6. 如權(quán)利要求1所述激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)如下 公式獲得當(dāng)?shù)趇次激光單脈沖能量為EJt，相對第1次激光單脈沖能量為E i時的最大沖量 耦合系數(shù)(VC1,其中，S1是激光單脈沖能量為E1時復(fù)擺的最大擺角，Θ i是激光單脈沖能量為E1時復(fù) 擺的最大擺角，（^是1次激光單脈沖能量為E i時的沖量耦合系數(shù)，C 1是i次激光單脈沖能 量為E1時的沖量耦合系數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明提出一種激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試系統(tǒng)，由用于放置靶標(biāo)的復(fù)擺裝置、用于探測復(fù)擺最大擺角的可移動標(biāo)尺裝置、探測光源、示波器、激光能量調(diào)節(jié)單元、能量計組成；復(fù)擺裝置由復(fù)擺和復(fù)擺支架組成；可移動標(biāo)尺裝置由GHz光電傳感器、一維平移臺和水平滑軌組成；利用光電傳感單元捕捉被測靶標(biāo)在激光輻照下獲得沖量而推動復(fù)擺達(dá)到的最大擺角，進而利用能量守恒定律得到復(fù)擺在激光輻照下獲得的初始沖量，并通過沖量耦合效率的無量綱化處理，得到激光單脈沖能量改變時對靶標(biāo)的沖量耦合系數(shù)變化曲線。本發(fā)明可以適應(yīng)靶標(biāo)無摩擦懸浮狀態(tài)下激光對靶標(biāo)作用沖量耦合效率測試，并實現(xiàn)GHz動態(tài)響應(yīng)的、大量程范圍、大擺角、高靈敏度的精確測量。
【IPC分類】G01L3/26
【公開號】CN105352639
【申請?zhí)枴緾N201510638770
【發(fā)明人】韓冰, 趙雄濤, 李力, 朱華中, 倪曉武
【申請人】南京理工大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年9月30日