光纤带宽特性对VISAR测试影响的分析

 对多模光纤的带宽特性进行了分析，发现阶跃折射率光纤的带宽只能做到数兆赫兹·千米，而梯度折射率光纤的带宽可达数吉赫兹·千米。对光纤传输VISAR中的测试信号进行了讨论，认为阶跃折射率光纤的带宽已限制了VISAR测试系统的时间分辨本领。提出用渐变折射率光纤代替阶跃折射率光纤，可以有效地减小带宽对VISAR测试的限制，从而提高系统的频带响应特性。     

用双灵敏度VISAR测试冲击片雷管飞片速度

飞片是半透明的聚酯薄膜，它具有较高的透光率和低反射率。爆炸箔爆炸产生的干扰光信号透过飞片进入VISAR系统，就将会导致实验失败。同样，如果反射率低，反射光太弱也一样会导致实验失败。为了消除爆炸箔爆炸发光的干扰，同时提高飞片表面的反射率，对飞片进行了表面镀膜处理。镀膜分两种：镀铜膜和镀铝膜。镀铜膜前后飞片的光学性能见表1。     

冲击波加热的氩气的发射光谱

为了研究弱冲击条件下氩气的辐射特性,从二级轻气炮发射的89 W飞片以2.00 km/s的速度撞击封装有常态下氩气的LY12铝靶,用六通道瞬态高温计和示波器记录到受一次冲击压缩的氩气的光辐射信号随时间的变化规律:从405 nm到700 nm的5个通道信号为直线段,800 nm通道的信号为指数曲线段,并测量出相应的冲击波速度为4.10±0.09 k m/s.实验表明,冲击压缩的氩气对可见光的吸收系数较小,气体的光学厚度沿长波方向从光学薄向光学厚转变.二次冲击压缩氩气的辐射信号上升前沿的时间分辨光谱用OMA系统记录,并观察到450 nm附近有较强的发射光谱带,但没有观察到明显的线状光谱.通过冲击波后参数和氩气电离度的理论计算,解释了冲击压缩下氩气的发射光谱特性.     

全光纤速度干涉仪设计及应用

针对冲击波物理与爆轰物理等研究领域中对高速运动物体进行连续速度测量的需求,设计了一种全光纤速度干涉仪.该干涉仪采用单模光纤作为光传输和延迟元件,对t和t-τ两个时刻由于速度变化而引起的多普勒差拍信号进行检测.由于两个时刻的两束光信号对应的待测物体速度变化不大,因而两者几乎有相等的频移量,从而大大降低了差拍信号频率.并且,通过光纤长度的改变,灵活调节条纹常量(τ值),使差拍信号频率不超过记录系统的带宽,从原理上解决记录系统响应带宽受限问题,拓展测速的上限.单模光纤的采用,对漫反射光起到了较好的选模作用,使干涉仪实现了对漫反射靶的测量.实验设计了1.5m.s-1和150m.s-1两种条纹常量,对低速过程的霍普金森杆实验和高速过程的激光驱动实验分别进行了测试,取得较好结果,证明了该干涉测试技术的有效性.     

一维平面磁驱动等熵加载发射飞片技术

探索了一维平面磁驱动发射飞片的实验技术,实现了在一个样品上同时发射两个不同厚度的飞片,并利用VISAR测试技术同时获得了两个飞片自由面完整的速度历史。其中在回路放电峰值电流密度为823 kA/cm的情况下,在上升前沿2 s内将厚度为0.38 mm、直径为4 mm的铝飞片发射到1.5 km/s,作用在飞片上的最大磁压力为4.25 GPa。显微分析发现,在飞片速度较高的情况下,飞片与镗孔底部剪切破坏的断口上,由于凝固过程中过冷度大有非晶等现象出现。进一步促进了磁驱动等熵加载、发射飞片实验技术、物态方程研究的开展。     

用于激光驱动飞片诊断的线成像速度干涉仪

设计并建立了一套完整的线成像激光干涉测速系统,用于激光驱动技术中小尺寸飞片或样品一条线上所有点的速度测量。它将激光压缩为线状照射到靶面,用成像物镜收集靶面的漫反射光并传递到广角迈克尔逊干涉腔中形成干涉,产生的梳妆干涉条纹作为信号载体,用变像管扫描相机记录条纹随时间的变化,用不同位置的条纹移动量反推出不同位置的速度分布,实现空间分辨。系统具有50 ps响应时间和20 μm空间分辨能力。用该系统测量了激光驱动飞片的速度场,清晰的扫描干涉图像直观显示了飞片的运动过程和各点的速度差异。用傅里叶变换方法对干涉图像进行处理,得到了靶面一条线的速度和位移分布。     

冲击载荷下红宝石荧光频移研究

 利用光学多道分析仪和一级轻气炮,采用纳秒级精确同步触发技术,研究了冲击高压下红宝石的荧光光谱,观测到了动高压下红宝石R线的红移,并由此拟合出了红宝石的冲击压力-红移关系曲线。     

二级轻气炮弹丸速度过程测量实验技术研究

 针对二级轻气炮发射管的特性，设计了测量景深长达13 m的光纤探头，选择条纹常数为100 m/s的高灵敏度激光干涉测速仪，结合任意反射面激光干涉测速技术进行了实验，测量了发射口径Φ32 mm、长度12 m的二级轻气炮弹丸发射过程，测得弹丸运动距离11.3 m时的速度为3 960 m/s，与磁测速的结果一致，通过实验测得的速度历史，进而获得弹丸在发射管内的加速度过程，为炮内弹道研究提供了更直接的实验数据。     

冲击波阵面瞬态光谱测试技术研究

利用ＯＭＡ－ＩＶ和一级轻气炮,采用靶面同步触发技术,成功建立了冲击波阵面瞬态光谱测试系统,时间同步可达纳秒量级。同步技术和光收集技术是研究的特点。     

爆轰波对碰驱动下金属圆管膨胀变形特性研究

采用高速分幅摄影和激光速度干涉仪（velocity interferometer system for any reflector, VISAR）联合测试技术,对HR-2钢管在爆轰波对碰驱动下的膨胀变形特性进行了研究。实验得到了圆管膨胀变形的过程图像以及圆管特定部位径向膨胀的位移-时间曲线和速度-时间曲线。采用LSDYNA-3D程序对HR-2钢管的膨胀变形过程进行了数值模拟,计算结果与实验结果吻合较好。