激光干涉测速中信号光纤色散测量

为对激光干涉测速系统(VISAR)中信号光纤的色散特性进行快速测量,搭建了一种基于时域法的多模光纤色散测量装置。该装置由532nm 的皮秒激光器、快响应光电探测器以及宽带数字示波器组成,通过对输入光纤前后的光脉冲时间宽度进行测量,来获得光纤的脉冲响应3dB脉宽(即色散时间)。利用该装置分别对一根长度为123m 的国产梯度折射率光纤以及一根10m 长的阶跃折射率光纤在532nm 波长附近的色散特性进行了测量。测得的梯度折射率光纤色散时间为(68316)ps,对应3dB频响带宽为646MHz;阶跃折射率光纤色散时间为(163114)ps,对应频响带宽为271MHz。对实验结果进行了测量不确定度分析,并与理论计算值进行了比较,获得了较好的一致性。研究表明,利用该实验装置,可对激光干涉测速应用中信号光纤的色散特性进行迅速、准确的测量,从而为实验中信号光纤类型、长度等的合理选用提供参考。     

对激光干涉测速中信号丢失现象的分析

分析了当应用任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量强冲击波作用下样品自由面速度时丢失部分测量信号的问题。除了普遍的光电系统有限频率响应以及数字示波器采样率的影响,主要考虑了干涉仪延迟时间、多模光纤的多模色散对测量信号的影响。干涉仪延迟时间导致速度历史与一个宽度为延迟时间的矩形函数进行卷积,使速度历史的高频细节丢失;多模色散导致干涉信号与某一梳状函数进行卷积,使高频干涉条纹丢失。对丢条纹的整数性进行了分析。     

光纤色散及损耗对光纤探针信号传输的影响

对光纤色散及损耗给光纤探针信号前沿和幅度造成的影响进行了理论估算。通过实验对这种影响进行了实际测量。实验中采用四种长度不同的光纤。结果表明,在采用数值孔径为0.37的阶跃石英光纤传输时,光纤色散对光纤探针信号前沿的展宽为5414 ns/km,光纤损耗对光纤探针光信号的影响为4.40.2 dB/km。因此,在光纤需要长距离传输时,有必要采取措施对色散的影响加以控制。     

基于激光干涉测量的液体高脉冲压力校准

针对压电式高压传感器等的幅值灵敏度脉冲压力校准中的量值溯源问题,将一种基于牛顿第二定律的液体脉冲压力激光干涉测量方法用于落锤式液体高脉冲压力校准装置。通过质量块的动力学建模以及激光干涉测量质量块的加速度,得到脉冲压力幅值大小,使脉冲压力幅值能溯源到时间、长度与质量等基本量。通过对压力和加速度分布不均、摩擦力等影响进行理论与实验分析,压电式压力传感器幅值灵敏度校准不确定度得到了完整评估。激光干涉法液体脉冲压力校准装置压力幅值覆盖（10~500）MPa,扩展不确定度在1.8%以内。     

反射式全光纤激光测速法在气炮实验中的应用

建立了用于一级轻气炮弹速测量的全光纤激光光束反射测量系统(All Fiber Optical Beam Reflectance简称AFOBR)，进行了弹速动态测量实验，并与传统的电探针测速技术进行对比。结果表明：与传统的电探针测速技术相比，AFOBR测速系统具有较高的测速精确度和可靠性，其速度测量的相对扩展不确定度小于等于0．5％。     

VISAR测速中的信号丢失及丢失条纹数的确定

论述了VISAR测速中信号频率与被测速度增量的关系和光电倍增管、数字示波器所能响应的最高速度增量.分析了信号丢失的原因,给出了丢失条纹数的确定方法.最后对VISAR应用中如何正确选择条纹常数提出了建议.     

测量炸药旁侧爆轰波速度的啁啾光纤布拉格光栅传感器技术

提出了一种适用于啁啾光纤布拉格光栅CFBG(chirped fiber Bragg grating)传感器测量爆轰波速度的实验公式,该公式考虑了ASE(amplified spontaneous emission)光源的光谱、CFBG的平坦度对测量的影响;研究了CFBG的反射谱线宽与长度的理论关系,并设计了测量CFBG反射谱线宽的实验装置,从而可计算出CFBG长度。搭建了测量CFBG传感器系统常数的实验装置,并利用实验数据拟合了系统常数;用CFBG传感器测量了RDX/TNT(60/40)的旁侧爆轰波速度,与其爆速有3.4%的差异。     

综述:面向工程应用的激光干涉动态测量

进入21世纪之后,激光干涉作为一种成熟的非接触式动态测量技术,开始逐步应用于不同的工业领域.激光干涉动态测量技术主要分成两类:一类是基于高速相机的干涉测量技术,而另一类则是基于单像素光电探测器的干涉测量技术.这两类技术都有其局限性:基于高速相机的技术受限于相机时间轴上的采样率;而基于光电探测器的技术则在空间域上只能进行...     

光纤位移干涉仪在爆轰加载飞片速度测量中的应用

利用光学多普勒效应和外差方法搭建了一台光纤位移干涉仪。装置采用光通信行业中已经发展成熟的器件,主要由带尾纤的半导体激光器、三端口环形器、光纤探头、宽带探测器以及宽带高采样率示波器等构成。整个装置结构简单,价格便宜,采用了信号光和参考光同轴结构,实现了任意反射面的速度测量,克服了偏振模式色散的影响,能够实现长量程测量,量程达到20 mm。利用该装置进行了爆轰加载下飞片速度测量,测量最高速度达到1 300 m/s,工作距离达到20 mm,同时利用VISAR对飞片速度进行了对比测量,结果表明用两种不同方法所测得的速度曲线吻合很好。     

测试爆炸箔起爆器的飞片速度

用双灵敏度VISAR测试爆炸箔起爆器的飞片速度历史。通过对飞片表面镀膜处理，消除了爆炸箔爆炸自发光产生的干扰，增加了飞片的反射率。在爆炸箔宽360 m，厚8.4 m，加速膛直径为1.2 mm，飞片厚0.12 mm，放电回路充电电压为4.5 kV，放电周期为750 ns的条件下，飞片最大速度为4.1 km/s，飞片加速时间约为150 ns，飞片达到最大速度的飞行距离约为0.3 mm。     

角色散FP干涉测速技术应用与分析

发展了固定腔结构的角色散FP干涉测速系统,干涉仪结构紧凑,采用固定腔标准具,实现了干涉 条纹永久免调,并且条纹常数的标定非常简单。该系统可用于靶面反射光强动态变化很大的场合,在电炮驱 动Mylar膜飞片实验中,光强变化达100倍时仍然获得了很好的结果。分析了标准具厚度误差、标准具端面 不平行、干涉条纹动态展宽和扫描图像畸变等因素对系统测量精度的影响以及系统的速度和时间分辨能力。     

冲击作用下快响应光纤探针研究

为满足在特殊的环境条件下对冲击波速度、飞片速度等冲击波物理参数的精密测量要求 ,开发了一种快响应光纤探针技术。该光纤探针由一根一端镀膜的梯度石英光纤和一根金属套管构成。在测量爆轰波、飞片和冲击波到达时间的实验中 ,可达到纳秒甚至亚纳秒的时间响应。实验证明该技术是一种可靠的、高时间分辨率的测试手段。     

爆炸箔起爆器小尺寸飞片速度测试

设计了一套爆炸箔起爆装置,通过精确控制桥箔-飞片-加速腔三者的定位,在飞片表面镀一定厚度的铝膜（铝膜的质量与飞片的质量相比可忽略）,合理选择VISAR探头的工作距离和与干涉腔延迟时间相关的条纹常数,屏蔽测试系统以及加设滤光片等,利用VISAR测试技术有效解决了小尺寸飞片速度的测试问题。给出了两种尺寸0.7 mm0.025 mm和0.5 mm0.025 mm飞片的速度测试结果。结果表明,采取新的措施后,获得了信噪比好、能正确反映爆炸箔起爆器驱动飞片物理过程的信号和飞片速度历史。     

独立分量分析在爆破振动信号分离中的应用初探

综合运用小波分析和独立分量分析对实测的2孔微差爆破振动试验信号进行分离研究.采用小波分析分解滤去爆破振动信号能量比低的高频部分,提取主要特征所在的频段的重构信号,然后运用独立分量分析(independent component analysis,ICA)对其重构信号进行分离,初步成功获得了体现现场实际情况的分段震波,确...     

电炮驱动薄膜飞片的运动速度

用双灵敏度激光干涉测速技术测量了充电电压为18 kV的电炮加载下薄膜飞片自由面的速度历史。介绍了相关的实验装置及测量方法,给出了实验结果,并讨论了影响测速的一些关键技术。整个测速过程约为1.6 s,最终速度为6.7 km/s。