CN203310851U - 一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置 - Google Patents

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蒋明
覃文志
蒋小华
何小东
王猛
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Abstract

本实用新型公开了一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置，包括飞片驱动装置、示波器、光电转换器、光纤和电极塞，电极塞固定在飞片驱动装置上并与示波器通过电路连接，光纤一端固定在飞片驱动装置的激光光路上，另一端连接光电转换器，光电转换器与示波器电路连接。激光驱动金属飞片平均速度测试装置搭建简单便捷，实验操作简易，信号容易判读，结果一致性较好；在对飞片加载历程没有要求的情况下，可方便快捷地获得飞片的平均速度，因此能够减少实验经费、提高效率。

Description

一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置
技术领域
本实用新型的实施方式涉及激光驱动金属飞片测速领域，更具体地，本实用新型的实施方式涉及一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置。
背景技术
激光驱动飞片成形技术是一种新型高压高应变率成形技术，即通过激光驱动飞片加载的方式代替激光直接冲击，将激光能量转化为飞片的动能，利用激光驱动飞片高速运动，高速运动的飞片作为激光能量的载体，飞行一段距离后与工件材料发生碰撞，在碰撞界面上产生高压冲击波使材料在微型模具内产生超快塑形变形，从而实现工件的精确成形。
激光驱动飞片方面的研究目前越来越受到关注，而飞片速度是表征这一研究成果的重要参数之一。但目前针对飞片速度的测试方式均具有价格昂贵、系统搭建的技术难度大等缺点，需要较高的经费和人力物力支持。
实用新型内容
本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置的实施方式，以期望可以解决飞片速度测试系统搭建难度大、价格昂贵等问题。
为解决上述的技术问题，本实用新型的一种实施方式采用以下技术方案：
一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置，包括飞片驱动装置、示波器、光电转换器、光纤和电极塞，所述电极塞固定在飞片驱动装置上并与示波器通过电路连接，所述光纤一端固定在飞片驱动装置的激光光路上，另一端连接光电转换器，所述光电转换器与示波器电路连接。
更进一步的技术方案是：所述飞片驱动装置由激光器、透明窗口、飞片、炮筒组成，所述透明窗口、飞片、炮筒并行紧密排列，所述激光器固定在透明窗口前方。
更进一步的技术方案是：所述光纤的心径小于0.4mm。
更进一步的技术方案是：所述电极塞固定在炮筒后。
更进一步的技术方案是：所述电极塞的两极间距小于飞片直径。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是：激光驱动金属飞片平均速度测试装置搭建简单便捷，实验操作简易，信号容易判读，结果一致性较好；在对飞片加载历程没有要求的情况下，可方便快捷地获得飞片的平均速度，因此能够减少实验经费、提高效率。
附图说明
图1为本实用新型提供的激光驱动金属飞片平均速度测试装置的结构图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1所示的激光驱动金属飞片平均速度测试装置包括飞片驱动装置（包括激光器101、透明窗口102、飞片103和炮筒104，其中透明窗口102、飞片103和炮筒104并行紧密排列，激光器101固定在透明窗口102前方便于向飞片发射激光）、电极塞105、示波器108、光电转换器109和光纤110，电极塞105固定在飞片驱动装置的炮筒104的后面，用于接收飞片103飞行的结束信号，电极塞105的电极脚线106通过电路107与示波器108连接，电极塞105采集到飞片103飞行的结束信号时，将信号传递给示波器108；光纤110一端固定在激光器101的激光光路上，在激光器101发射激光时采集初始信号，光纤110的另一端与光电转换器109连接，并将初始信号传递给光电转换器109，光电转换器109将接收到的光信号转换成为电信号，光电转换器109与示波器108通过线路连接，并将电信号传递给示波器108。
激光器101发射激光后对紧贴在透明窗口102后的飞片103进行烧蚀，产生的等离子体迅速膨胀从而驱动剩余飞片103高速运动。采用光纤110采集激光入射至飞片103前的信号，以此时刻作为初始时刻。由于激光烧蚀飞片103形成等离子体的过程十分迅速，因此这段时间可忽略不计。而末端信号采用电极塞105来采集。在电极塞105两端施加初始电压后，飞片103被驱动后撞击至电极塞105上，将电极塞105的两级瞬间导通并向示波器108传递信号，通过示波器108获得这两次信号的时间间隔，从而计算得到飞片103的平均速度。
采用上述测试方法测试飞片103的平均速度，需要提前将上述装置组装固定。由于初始信号需要通过光纤110进行采集，在光纤110的选择上应尽量采用较小的芯径，以小于0.4mm为宜，否则会造成一部分的激光能量的损失，影响驱动飞片103的速度。同时在固定光纤110的时候，应尽量保证光纤110在入射激光截面的中间部位，这样会获得较好的效果。
在电极塞105的选择上，需要根据形成的飞片103的大小来确定电极塞105两极之间的距离，也可通过自制探针替代。如若电极塞105两极之间距离过长，大于飞片103的直径，会导致形成的飞片103不足以导通电极塞，从而无法捕捉信号。因此需要保证电极塞105的两极间距小于飞片103的直径。
飞片103的直径通常在1mm以下，因此在测速时不易获得终点信号，本实用新型通过在电极塞105两端施加初始低压，在飞片103撞击后瞬间导通从而产生信号，这一信号采集装置同样具有响应速度快、搭建简单等优点，同时可根据飞片103的尺寸对电极塞105尺寸及形貌、电极间距等进行调试，以满足不同形状的飞片103。
尽管这里参照本实用新型的解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种激光驱动金属飞片平均速度测试装置，包括飞片驱动装置，其特征在于：还包括示波器、光电转换器、光纤和电极塞，所述电极塞固定在飞片驱动装置上并与示波器通过电路连接，所述光纤一端固定在飞片驱动装置的激光光路上，另一端连接光电转换器，所述光电转换器与示波器电路连接。
2.根据权利要求1所述的激光驱动金属飞片平均速度测试装置，其特征在于：所述飞片驱动装置由激光器、透明窗口、飞片、炮筒组成，所述透明窗口、飞片、炮筒并行紧密排列，所述激光器固定在透明窗口前方。
3.根据权利要求1所述的激光驱动金属飞片平均速度测试装置，其特征在于：所述光纤的心径小于0.4mm。
4.根据权利要求1所述的激光驱动金属飞片平均速度测试装置，其特征在于：所述电极塞固定在炮筒后。
5.根据权利要求1所述的激光驱动金属飞片平均速度测试装置，其特征在于：所述电极塞的两极间距小于飞片直径。
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