[发明专利]一种弧形发散阵列测速探头及测速方法

说明书

本发明公开了一种弧形发散阵列测速探头，包括相邻设置的光束发散控制模块和阵列测速探头模块；阵列测速探头模块提供多条出射光线，光束发散控制模块将多条出射光线进行发散，发散后的光线朝向阵列测速探头模块的延长线相交于光束发散控制模块的焦点；焦点位于待测材料凹面部截面的圆心处；阵列测速探头模块接收待测材料凹面部待测处反射的光线。本发明还公开了一种单排弧形发散阵列测速方法。本发明应用于爆轰加载下材料凹面部的速度检测，在狭小腔体内的安装非常便捷，需要调整的参数也仅为一项，并且布置时初始点距可以达到0.2mm，有效的加大的测点密度，为后期数据拟合提供了良好的基础。

技术领域

本发明涉及高压加载下瞬态光电测试技术领域，具体涉及一种弧形发散阵列测速探头及测速方法。

背景技术

材料在高压加载下表面的速度历史是研究材料动态力学特性、状态方程的重要参数。常规的测试手段是在探测目标表面一定距离用探针靶架安装一系列测速探头，用来测试材料表面不同区域的速度特性，由于爆轰波的传播特性，在不同位置其速度起跳、发展历史并不一致，要精确的获得爆轰加载下材料各部分速度的空间分布特性，只能选择在局部区域尽量密集的安装多个单点测速探头。

现有技术申请号为202010003693.5的发明专利公开了一种速度矢量测量光纤传感器及测量方法，所述速度矢量测量光纤传感器，包括第一光纤探头、第二光纤探头、第三光纤探头和第四光纤探头，四支光纤探头分别包括前端聚焦透镜以及探头尾纤两部分，四支光纤探头的前端聚焦透镜部分设置在保护套内。所述第四光纤探头设置在与保护套同轴心位置；所述第一光纤探头、第二光纤探头、第三光纤探头沿第四光纤探头环向间隔120度均布、并与第四光纤探头保持固定的倾角θ。本发明的速度矢量测量光纤传感器，可精确计算获得运动靶面的矢量运动速度方向和大小，克服了传统激光干涉测速只能获取沿光纤探头方向速度的缺点。在该技术中，其探头采用了多个单点测速探头的检测方式，并通过单点测速探头夹角进行速度的矢量分解，实现速度的精确计算。但是其存在几个问题：

(1)其采用的四个光纤探头只能采用探针靶架进行安装，在现场进行安装时，精度存在一定问题，一般来说现场安装的多个光纤探头汇聚焦点都在5mm以上，而现场的单点探头受限于安装加工的精度限制和公差限制，只能实现0.2mm左右的定位精度。

(2)其采用单点测速探头，在一个测点往往就需要做多个探头的安装，每一个探头都需要进行孤立的逐点安装对准，并且多个探头之间还要进行协同校准，安装非常浪费时间和人力。

(3)在进行待测材料凹面部检测时，由于待测材料往往为圆柱形或者球形，所以需要将探头设置在待测材料的内部空心处进行凹面部检测，受限于内部空心处的安装条件限制，采用申请号为202010003693.5的发明专利这种测速探头安装方式很难在狭小空间内完成非常精确的探头安装，点距往往会超过1.2mm，降低了进行检测时的测点密度，对于材料在高压加载下表面的速度分布拟合的精度有极大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术中，在进行待测材料凹面部检测时，受限于待测材料内部空心处的安装条件限制，定位精度、点距等主要测试参数都会下降，并且安装过程复杂浪费时间和人力，目的在于提供一种单排弧形发散阵列测速探头及测速方法，解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种弧形发散阵列测速探头，包括相邻设置的光束发散控制模块和阵列测速探头模块；

所述阵列测速探头模块提供多条出射光线，所述光束发散控制模块将所述多条出射光线进行发散，发散后的光线朝向所述阵列测速探头模块的延长线相交于所述光束发散控制模块的焦点；所述焦点位于待测材料凹面部截面的圆心处；

所述阵列测速探头模块接收待测材料凹面部待测处反射的光线。