CN102707291A - 一种高速粒子流动量分布实时测量方法及测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速粒子流动量分布实时测量方法及测量装置。该装置包括测试装置主体、接收器主体、速度信号检测记录设备，测试装置主体内具有等直径的运动腔道；接收器主体直径与运动腔道相匹配并且置于运动腔道内，在高速粒子流的作用下沿运动腔道轴向运动，接收器主体正对高速粒子流的端面设有铝膜，另一端设有高阻抗薄膜；速度信号检测记录设备与测试装置主体固定连接或分体连接，用于检测和记录接收器主体的运动速度。本发明的测试方法和装置可以对碎片云、物质喷射等高速粒子流的动量分布进行定量测试，为高速粒子流的产生机理、材料模型研究等提供有效途径。在工程应用方面，对高速粒子流的量化表征，是开展粒子流/结构材料高速撞击效应试验的基础，为结构/材料优化设计提供试验评估平台。

Description

一种高速粒子流动量分布实时测量方法及测量装置

技术领域

本发明属于高速碰撞领域，具体地，涉及一种高速粒子流动量分布实时测量方法及测量装置。 

背景技术

在超高速碰撞领域，弹丸/飞片与靶板高速撞击产生的碎片云、微物质喷射等，是材料动高压物理性质、防护结构设计、武器内爆过程的重要研究内容。在工程应用领域，例如燃烧过程中微颗粒对高速涡轮发动机叶片的高速侵彻，将显著降低叶片的服役寿命。对高速粒子流（如碎片云、微喷物质）动量分布的实时测量，在理论与实验研究等方面具有重要意义。其一，粒子流性态是研究高速撞击等复杂过程中材料损伤破坏的基础，如弹丸/靶板高速撞击产生的碎片云，蕴涵着撞击瞬间材料冲击压缩与破坏特性等信息；粒子流的动量分布特性，也是研究高速粒子流对防护结构破坏效应的基础。其二，基于高速粒子流动量分布的定量诊断技术，可以搭建高速粒子流实验发射平台，例如实验模拟碎片云/防护结构撞击破坏效应，以及高速喷射颗粒对发动机叶片的侵彻破坏，等等。 

当前对碎片云、微喷射物质的诊断一般采用多幅闪光X光成像技术、激光全息技术，或软回收试验。闪光X光成像技术与激光全息技术等是一种原位诊断技术，能够实时（多幅）描绘粒子流的分布轮廓与相对密度分布等，如美国Sandia国家实验室应用X-ray 闪光照像获得的碎片云瞬态形貌，中国工程物理研究院流体物理研究所应用激光阴影照相技术获得的碎片云瞬态形貌，以上技术给出碎片云分布的直观图像，但是一般难以给出粒子流动量分布的定量信息，并且受X光光斑大小等局限，颗粒分辨能力一般局限在微米尺度以上。 

对高速粒子流（如碎片云）空间分布的实时定量诊断是一项重要并具有挑战性的工作。传统测试方法应用3-5毫米平板（验证靶）接收高速碎片云，通过获取验证靶自由面的实时速度反演高速颗粒的动量分布。严格地讲，验证靶测试技术基于一维平面应变工况设计，即仅适用于粒子流具有一维空间分布的特例；并且受验证靶（或窗口）厚度的局限，测试有效时间一般在几个微秒以内。对于具有二维以上空间分布的高速粒子流，该测试方法仅仅应用于碎片云计算模型的实验校核，不能直接获得高速粒子流的动量空间分布信息。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速粒子流动量分布实时测量方法及测量装置，该测量方法/测量装置对碎片云、物质喷射的动量分布的定量测试，为高速粒子流的产生机理、材料力学模型研究等提供有效途径。在工程应用方面，对高速粒子流的量化表征，是开展粒子流/结构材料高速撞击效应实验的基础，为结构/材料优化设计提供实验评估平台。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：高速粒子流动量测试装置，包括测试装置主体、接收器主体、速度信号检测记录设备，测试装置主体内具有等直径的运动腔道；接收器主体直径与运动腔道相匹配并且置于运动腔道内，在高速粒子流的作用下沿运动腔道轴向运动，接收器主体正对高速粒子流的端面设有铝膜，另一端设有高阻抗薄膜；用于检测和记录接收器主体运动速度的速度信号检测记录设备与测试装置主体固定连接或分体连接。 

所述速度信号检测记录设备由示波器和多普勒激光速度干涉仪组成，将多普勒激光速度干涉仪的光纤探头固定于测试装置主体的运动腔道内，将高阻抗薄膜运动速度信号转化为激光干涉条纹并由示波器实时记录。 

所述接收器主体为直径1-4毫米、厚度1-2毫米的蓝宝石单晶。 

所述高阻抗薄膜为声阻抗接近于接收器主体材料的声阻抗，厚度为亚微米的铜膜或银膜。 

一种高速粒子流动量分布实时测量方法，包括下述步骤： 

1）在高速粒子流运动方向的前方设置至少上述的高速粒子流动量测试装置，高速粒子流动量测试装置的接收器主体具有铝膜的一端正对高速粒子流，高速粒子流的动量传递给接收器主体，使接收器主体产生连续的加速运动；

2）高阻抗薄膜的运动速度与接收器主体的运动速度一致，通过多普勒激光速度干涉仪将高阻抗薄膜运动速度信号转化为激光干涉条纹，由示波器实时记录下来，通过数据处理，得到高阻抗薄膜的运动速度历史，通过高阻抗薄膜的运动速度历史反演高速粒子束流的瞬态动量；通过空间多点分布的高速粒子流动量测试装置进行速度测量，确定高速粒子束流的空间动量分布。

上述的步骤2）中数据处理及反演高速粒子束流的瞬态动量的方法为：a、对处于一维应力弹性变形状态的蓝宝石接收器，应用一维差分流体动力学计算方法，将三个流体动力学方程：动量守恒、材料线性本构关系、质量守恒进行空间与时间的离散， 

σ( h - d h , t) =σ( h , t) +ρ₀ [ u( h , t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)

ε( h - d h , t) = σ( h - d h , t)/E

u( h - d h , t) = u( h , t) + [ε( h , t + dt) - ε( h , t - dt) ]d h/ (2dt)

其中h为空间位置坐标，t为时间坐标，dh为空间离散质点的长度，dt为计算时间步长，u(h,t)、ε(h,t)、σ(h,t)分别对应在空间位置h 与时间t的速度、应变，与应力，E为蓝宝石沿轴向的弹性模量，ρ₀为蓝宝石密度；

b、蓝宝石沿厚度方向离散为N个质点，计算时间离散为M个时间步，将获得完备的3*M*N个方程，将多普勒激光速度干涉仪测量得到的高阻抗薄膜（4）的速度历史作为输入数据,求解离散方程，获得铝膜（3）所在的测试面的应力σ(h=0,t)，即测试点动量流密度 

；M、N为自然数；

当粒子束流空间分布较宽，可以忽略蓝宝石接收器内应力波传播带来的脉冲效应时，可以由动量守恒关系：

近似地直接确定粒子束流的动量密度；其中

是测试点t时刻单位时间与单位面积上的动量，

与

分别是蓝宝石接收器的密度与长度； 

表示时间内接收器的速度增值

，可以近似由自由面粒子速度测试数据v(t)的时间导数获取。

上述方法中，基于u(h,t)、ε(h,t)、σ(h,t)这3个函数式的方程组表述是清楚的。函数有两种表述形式，一种是具有确定的表达式的函数，如线性方程的函数式f（x）=kx+b（k、b为常数）；另一种函数它没有确定的表达式，而是通过一个已知的数值，然后依据一定的规律，反算出我们需要的数值。本发明的上述方案的函数表达式就是属于后者，我们通过仪器测量知道某一时刻的h和t值，根据动量守恒、材料线性本构关系、质量守恒进行空间与时间的离散，通过上述3个定律建立的3个方程组，反算出该时刻的h、t值对应处的高速粒子流的实时动量，3个方程组即为： 

σ( h - d h , t) =σ( h , t) +ρ₀ [ u( h , t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)

ε( h - d h , t) = σ( h - d h , t)/E

u( h - d h , t) = u( h , t) + [ε( h , t + dt) - ε( h , t - dt) ]d h/ (2dt)

这3个方程组依据我们通过仪器测量知道某一时刻的h和t值和我们设计的求解程序，反算出该时刻我们需要计算出的待测位置的高速粒子流的实时动量，而依据上述3个定律设计求解程序是高速粒子流动量分布测量领域的技术人员所公知的技术手段，作为该领域的技术人员，可以设计出可以反算出我们需求结果的求解程序。

区别于传统的X光闪光成像等技术，该发明专利的创新之处在于，在高速粒子流的运动方向设置多路组合式接收器与高频响速度信号检测记录设备，粒子束动量通过撞击过程传递至接收器，由测试的多路速度信号反演高速粒子流的动量分布定量信息。 

与现有的技术相比，本发明的有益效果是： 

1、在对高速粒子流的诊断领域，传统测试方法如X光成像等技术，虽然可以获取粒子分布的直观信息，但是尚缺乏定量的表征能力。本发明的测量方法与测量装置的设计，符合精密物理实验的要求。在基础理论研究方面，对碎片云、物质喷射的动量分布的定量测试，为高速粒子流的产生机理、材料模型研究等提供有效途径。在工程应用方面，对高速粒子流的量化表征，是开展粒子流/结构材料高速撞击效应实验的基础，为结构/材料优化设计提供实验评估平台。

2、采用本发明的测量方法与测量装置，在高速粒子流的前方设置若干个高速粒子流动量测试装置，通过该若干个高速粒子流动量测试装置可以反演高速粒子束流的瞬态动量，通过空间多点速度测量，确定高速粒子束流的空间动量分布，可以测试具有二维或三维空间分布特征的高速粒子流（如碎片云）的空间动量分布参数。 

附图说明

图1是本发明高速粒子流动量测试装置的结构示意图； 

图2是实施例1中采用高速粒子流动量测试装置测试高速粒子流动量空间分布测量的示意图；

图3是实施例2的金属锡微层裂喷射场的动量密度测试中，激光测试获得的速度剖面图；

图4是实施例2的金属锡微层裂喷射场的动量密度测试中，反积分计算获得的测试面动量密度示意图；

图5是实施例3中电炮装置发射高速碎片云的轴心测试点的动量密度测试示意图；

图6是实施例3中电炮装置发射高速碎片云的偏心6 mm的测试点的动量密度测试示意图；

图7是实施例4中在间距L=13mm处，轴心处的速度--时间测试数据示意图；

图8是实施例4中在间距L=13mm处，距离轴心r＝6mm处的速度--时间测试数据示意图；

附图中标号对应的零部件名称为：1-测试装置主体；2-接收器主体；3-铝膜；4-高阻抗薄膜；5-光纤探头；6-激光；7-光纤；8-碎片云；9-样品靶；10-高速弹丸或飞片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述，但本发明的实施方式不仅限于下述实施例。 

实施例1： 

参见图1至图4所示，本实施例的高速粒子流动量空间分布测量方法包含三部分内容：高速粒子流动量测试装置、测试方法与动量反演的方法。

1、高速粒子流动量测试装置 

高速粒子流动量测试装置由高速粒子动量接收器和速度信号检测记录设备（如多普勒激光速度干涉仪）组成。

（1）高速粒子动量接收器 

如图1所示，高速粒子动量接收器为高速粒子流动量测试装置中的一部分，高速粒子动量接收器基于一维应力工况设计，以圆柱状蓝宝石单晶为主体，蓝宝石前表面（蓝宝石前表面即正对高速粒子流的表面）通过1-5微米厚度的环氧胶紧密贴合一层约0.1毫米厚的铝膜，蓝宝石后表面镀一层阻抗较高的亚微米薄膜（例如铜膜、银膜，或者具有同等性能的其他高阻抗薄膜），将蓝宝石置于可滑动的等直径腔道之中。

高速粒子动量接收器各部分技术要求及功能： 

蓝宝石单晶作为主体，作为高速粒子流动量接收器最重要的部位，在选材时要求其强度高（目的是避免高速粒子流撞击时材料的瞬间破坏，以获得较长时间的测试数据；同时确保接收器在弹性变形条件下工作，提高动量反演的置信度），声速大（提高接收器内部应力分布的一维性）。蓝宝石单晶具有5GPa以上的屈服强度，10km/s极高声速，易于精密加工，作为接收器主体，对测试信号线性反演能够获得高置信度的粒子流动量分布。根据粒子流动量空间分布的测试精度要求，蓝宝石直径在1-4毫米之间；根据测试时间与测试灵敏度，选择蓝宝石厚度在1-2毫米之间,厚度减小时由于材料破坏效应测试时间趋于缩短，但是对高速粒子流离散碰撞的分辨能力提高。

当高速粒子流动量密度较低（冲击峰值压力小于1.0GPa）,需要较长测试时间，可以采用高强度钢作为接收器主体。 

铝膜，具有较高的塑性变形能力，其功能是直接面对高速粒子束的撞击，并且缓冲高速撞击对蓝宝石材料的破坏。铝膜厚度约0.1mm，以防厚度过高会带来二维效应、降低动量反演的置信度。 

高阻抗薄膜，声阻抗高于接收器主体材料（蓝宝石），以防止在接收过程中脱离主体；薄膜具有优异的反光效果，便于多普勒激光速度干涉仪产生干涉条纹。其功能是为激光干涉测速系统提供一反光效果较好的反射面，其运动速度历史反映接收器主体的运动规律。 

运动腔道，运动腔道尺寸较小（便于空间分布、更能准确反映测试位置的高速粒子流动量信息）、腔道长度适中（满足激光干涉测速设备的工作距离要求）；其功能是为接收器主体定位，并为激光干涉测速设备提供适当的工作距离。 

（2）速度信号检测记录设备 

速度信号检测记录设备由示波器和多通道多普勒激光速度干涉仪器（如激光速度干涉仪VISAR或者Doppler位移干涉仪DPS）组成，利用多普勒激光速度干涉仪将高阻抗薄膜运动速度信号转化为激光干涉条纹，由示波器实时记录下来，最后通过数据处理，得到高阻抗薄膜的运动速度历史。在此，要求示波器具有足够高的带宽，示波器应依据测试面的大致速度设置具有足够高的频响。

当粒子流空间分布展宽（测试点测试时间在毫秒以上量级），并且单位时间内粒子束流的动量密度不高时，可以应用高频响加速度计等传统测试设备，以替换多普勒激光速度干涉仪，记录接收器的速度历史。 

2、装置制作流程及多点测量方法 

首先将高阻抗薄膜镀于蓝宝石主体上，将蓝宝石主体置于运动腔道之中，在腔道一端使蓝宝石主体（未镀薄膜的一面）通过环氧胶与铝膜紧密贴合。然后将多普勒激光速度干涉仪的光纤探头通过探针支架固定于运动腔道之上，在这里需确保光纤探头与薄膜之间的距离在探头的工作范围之内。最后形成如图1所示的一个单点高速粒子流动量测试装置。

最后利用多通道多普勒激光速度干涉仪对高速粒子流进行多点测量，通过类似图2的布局即可对高速粒子流动量的空间分布进行测试与反演。例如飞片或弹丸与样品靶高速撞击产生粒子束流，多个高速粒子流动量测试装置根据高速粒子束流（如碎片云）的情况来分布，可以是二维状态分布，如弧形分布，也可以是三维状态分布，如球面分布，可以用来测量呈二维或三维状态分布的碎片云的空间动量分布。 

3、高速粒子流的动量反演  

多普勒激光干涉测速技术是原位测试冲击压力与粒子速度的最有效途径。高速粒子流冲击蓝宝石接收器，动量的传递将使蓝宝石沿厚度产生应力波的传播以及自由面加速运动。通过测量蓝宝石自由面的速度历史，可以反演测试点高速粒子束流的瞬态动量密度；通过空间多点速度测量，可以确定高速粒子束流的空间动量分布；当实验测试获取高速粒子流产生时刻，结合一定的高速粒子流分布模型，可以进一步确定粒子流的速度与密度空间分布。在实验方案设计时，通过理论预估设置动量接收器的空间布局，使粒子束/蓝宝石的冲击压力低于蓝宝石的屈服强度，以确保测试数据反演运算的置信度。当粒子束流空间分布较宽，粒子束对蓝宝石接收器的推进平缓，可以忽略应力波传播的脉冲效应，由动量守恒关系：

近似确定粒子束流在测试点的动量密度。其中是测试点t时刻单位时间与单位面积上的动量，

与

分别是蓝宝石接收器的密度与长度； 

表示

时间内接收器的速度增值

。相对于总测试时间，该条件下应力波沿蓝宝石厚度方向的传播时间较短（对1毫米厚蓝宝石，应力波往返时间仅仅0.2μs左右），

可以近似由自由面粒子速度测试数据v(t)的时间导数获取。

当蓝宝石接收器内应力波的传播效应不可忽略时，可以运用反积分方法计算粒子束流的动量密度。蓝宝石接收器处于一维应力工况，反积分计算首先将有关蓝宝石的动力学方程组进行时间与空间离散, 

σ( h - d h , t) =σ( h , t) +ρ0 [ u( h , t + dt) - u( h , t - dt) ]d h/ (2dt)；

ε( h - d h , t) = σ( h - d h , t)/E；

u( h - d h , t) = u( h , t) + [ε( h , t + dt) - ε( h , t - dt) ]d h/ (2dt)

对于弹性变形状态，以上动量守恒、材料线性本构关系、质量守恒三个方程给出完备的求解体系。上述方程组中，h为一维空间位置坐标，u(h,t)、ε(h,t)、σ(h,t)分别对应在空间位置h 与时间t的速度、应变，与应力；E为蓝宝石沿轴向的弹性模量；dh为空间离散质点的长度；dt为计算时间步长。应用一维有限差分流体动力学计算方法，将蓝宝石沿厚度方向离散为N个质点，将计算时间离散为M个时间步，对所有质点与时间步应用上述方程组，将获得完备的3*M*N个方程。将多普勒激光速度干涉仪测量得到的接收器（蓝宝石）后自表面速度历史作为输入数据,再进行离散动力学方程组的空间反演计算，求解离散方程，获得测试面（高速粒子碰撞面）的应力σ(h=0,t)，即动量流密度

。

实施例2： 

本实施例为本发明在材料动高压物理研究领域的应用。我们开展了金属锡微层裂过程中喷射颗粒径向分散性的实验研究。采用电炮驱动厚度200μm，直径20mm，速度为9km/s的飞片, 高速平面撞击厚度为700μm的金属锡样品，金属锡样品发生冲击熔化，产生分层与碎化。若采用传统的Assay窗测试方法，无法获取微层裂颗粒沿径向的分布特征，而且受窗口厚度与二维效应制约，有效测试时间仅1-2微秒，仅提供前沿颗粒的动量特征。采用图2所示的实验方案，图3给出距离轴线r=6mm测试点的多普勒激光速度干涉仪测速信号，受微层裂颗粒的高速离散碰撞，由动量守恒关系蓝宝石自由面的速度产生持续增加，有效测试时间超过二十微秒。根据检测到的这二十多微秒中蓝宝石自由面在各个时刻的速度情况，采用实施例1所记载的方法，运用反积分算法获得的测试面高速颗粒携带的动量密度-时间关系，如图4所示，在本实施例中，我们选择了轴线与偏心两个测试点，检测这2个测试点在受微层裂颗粒的高速离散碰撞后其高速粒子流的动量密度实时分布情况，其中轴线处在受微层裂颗粒的高速离散碰撞后其高速粒子流的动量密度在检测设备开始记录23.3微秒后，动量密度由0开始增加，到24.51微秒后，动量密度增加到最大值（0.275GPa），然后动量密度开始减小，到27.9微秒后，动量密度减小到0；偏心6mm处在受微层裂颗粒的高速离散碰撞后其高速粒子流的动量密度在检测设备开始记录后的23.6微秒后，动量密度由0开始增加，到26.2微秒后，动量密度增加到最大值（0.24GPa），然后动量密度开始减小，到42.3微秒后，动量密度减小到0；如果我们需要了解到高速粒子流更多的空间位置的动量密度实时情况，我们只需要在需要的位置放置高速粒子流动量测试装置，采用同样的方法即可获得该处碰撞后高速粒子流的动量密度实时变化情况。图中轴线与偏心两个测试点动量密度曲线的差异，体现微层裂颗粒的径向分布特征；而动量密度的脉冲信号体现了颗粒的离散性，物理上蕴含着金属锡冲击熔化与稀疏波卸载区材料破碎的关键特征。由此可见，二十微秒以上的有效测试信号，为系统再现金属锡微层裂过程提供充分的实验依据。

实施例3： 

在强爆轰实验、空间碎片撞击，以及武器对抗等极端条件下，构件经常遭受碎片高速连续的撞击。纵然碎片颗粒较小，如几十微米以内，仍然可以造成极大的破坏效应。实验上建立碎片云高速发射装置，可以评估防护结构性能。但是作为一种实验模拟装置，需要确定发射碎片颗粒的性态，如动量密度分布。传统测试方法，如软回收方法、高速摄影等，仅仅适用于极低密度碎片云的定量表征。因此本实施例中，我们在电炮装置上发射碎片云团，运用该发明所述的测试装置定量测试碎片云的动量分布。图5、图6给出轴心与径向r=6mm处的自由面速度测试数据，其中速度曲线上升表示蓝宝石接收器受碎片颗粒连续碰撞而加速运动。可以看到轴线处的动量接收器在检测设备开始记录16.4微秒后，自由面速度由0开始增加，到17.6微秒后，自由面速度增加到最大值（700m/s），然后自由面速度开始平稳；偏心6mm处动量接收器在检测设备开始记录后的16.5微秒后，自由面速度由0开始增加，到18微秒后，自由面速度增加到最大值（300m/s），然后自由面速度开始平稳；测试点处碎片颗粒的时间展宽约2微秒，轴心处碎片云携带的动量密度显著高于偏心测试点。实验上定量测试所发射碎片云的动量密度分布，为开展结构防护性能实验奠定基础。 

实施例4： 

本实施例为本发明在超高速撞击领域（如空间碎片防护问题）的应用。如图2所示，利用本发明的装置及测量方法测量极高速弹丸/飞片与防护屏相撞产生高速碎片粒子的动量分布。实验中应用电炮平台发射Φ10*0.15mm 的Mylar飞片以10.5 km/s速度撞击约0.8mm厚度的铝基碳纤维复合板，在间距L=13mm处布置两个蓝宝石接收器以测试当地碎片颗粒的动量-时间分布。图7、图8给出蓝宝石后自由面的粒子速度-时间测试数据，可以看到轴线处的动量接收器在检测设备开始记录14微秒后，自由面速度由0开始增加，到19微秒后，自由面速度增加到最大值（300m/s）；偏心6mm处动量接收器在检测设备开始记录后的14微秒后，自由面速度由0开始增加，到20微秒后，自由面速度增加到最大值（160m/s）；由此可以得到偏离轴心的测试点速度起跳略延迟，加速度与幅值低于轴心测试点，符合理论预期，测试数据正确体现了碎片云的扩展特征。传统的弹道实验侧重于工程需求，对结构高速碰撞破坏机理研究，结构优化设计等不能给出直接的量化信息。运用图2所示的测试方法，通过对碎片云动量分布测试，为结构性能的分解实验研究、性能评估，以及结构优化设计奠定了基础。

如上所述，便可较好的实现本发明。 

  

Claims (5)

1.高速粒子流动量测试装置，其特征在于：包括测试装置主体（1）、接收器主体（2）、速度信号检测记录设备，测试装置主体（1）内具有等直径的运动腔道；接收器主体（2）直径与运动腔道相匹配并且置于运动腔道内，在高速粒子流的作用下沿运动腔道轴向运动，接收器主体（2）正对高速粒子流的端面设有铝膜（3），另一端设有高阻抗薄膜（4）；用于检测和记录接收器主体（2）运动速度的速度信号检测记录设备与测试装置主体（1）固定连接或分体连接。

2.根据权利要求1所述的高速粒子流动量测试装置，其特征在于：所述速度信号检测记录设备由示波器和多普勒激光速度干涉仪组成，将多普勒激光速度干涉仪的光纤探头（5）固定于测试装置主体（1）的运动腔道内，将高阻抗薄膜（4）运动速度信号转化为激光干涉条纹并由示波器实时记录。

3.根据权利要求1所述的高速粒子流动量测试装置，其特征在于：所述接收器主体（2）为直径1-4毫米、厚度1-2毫米的蓝宝石单晶。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高速粒子流动量测试装置，其特征在于：所述高阻抗薄膜（4）为声阻抗接近于接收器主体材料的声阻抗，厚度为亚微米的铜膜或银膜。

5.一种高速粒子流动量分布实时测量方法，其特征在于：包括下述步骤：

 1）在高速粒子流运动方向的前方设置至少一个权利要求1至4任一项所述的高速粒子流动量测试装置，高速粒子流动量测试装置的接收器主体（2）具有铝膜（3）的一端正对高速粒子流，高速粒子流的动量传递给接收器主体（2），使接收器主体（2）产生连续的加速运动；

2）高阻抗薄膜（4）的运动速度与接收器主体（2）的运动速度一致，通过多普勒激光速度干涉仪将高阻抗薄膜（4）运动速度信号转化为激光干涉条纹，由示波器实时记录下来，通过数据处理，得到高阻抗薄膜（4）的运动速度历史，通过高阻抗薄膜（4）的运动速度历史反演高速粒子束流的瞬态动量；通过空间多点分布的高速粒子流动量测试装置进行速度测量，确定高速粒子束流的空间动量分布。

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