[发明专利]三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统及方法

摘要

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统及方法。该测量系统包括成像单元、分束镜单元和测量单元，所述测量单元包括测量分支一、测量分支二和测量分支三。本发明解决了现有的测量方法依赖理论估计而无法对冲击波速度进行准确求解的技术问题。本发明利用不丢失干涉条纹的第三灵敏度VISAR判读条纹移动的总量，结合传统双灵敏度VISAR速度灵敏度高的优势，就可准确求解冲击波速度。 1

主权项

1.一种三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统，其特征在于：包括成像单元、分束镜单元和测量单元，所述测量单元包括测量分支一、测量分支二和测量分支三；

所述分束镜单元将成像单元产生的光束分为三束分支光后分别进入测量单元的测量分支一、测量分支二和测量分支三；

所述测量分支一包括沿光路传播方向依次设置的准直镜一、干涉仪一、会聚镜一和条纹相机一；所述干涉仪一包括分束镜一、合束镜一和两个反射镜一，由分束镜一分束产生的反射光和透射光分别经两个反射镜一反射后再由合束镜一合束出射；其中一个反射镜一的反射光路上设置有平行平晶标准具一；

所述测量分支二包括沿光路传播方向依次设置的准直镜二、干涉仪二、会聚镜二和条纹相机二；所述干涉仪二包括分束镜二、合束镜二和两个反射镜二，由分束镜二分束产生的反射光和透射光分别经两个反射镜二反射后再由合束镜二合束出射；其中一个反射镜二的反射光路上设置有平行平晶标准具二；

所述测量分支三包括沿光路传播方向依次设置的准直镜三、干涉仪三、会聚镜三和条纹相机三；所述干涉仪三包括分束镜三、合束镜三和两个反射镜三，由分束镜三分束产生的反射光和透射光分别经两个反射镜三反射后再由合束镜三合束出射；其中一个反射镜三的反射光路上设置有平行平晶标准具三，另一个反射镜三的反射光路上设置有平行平晶标准具四。

2.根据权利要求1所述的三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统，其特征在于：所述成像单元包括照明光源、照明分束镜和成像镜头，照明光源发出的激光经照明分束镜反射后再经过成像镜头聚焦于靶面，由靶面反射的多普勒信号光经成像镜头会聚于中间像面，然后经分束镜单元进入测量单元。

3.根据权利要求2所述的三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统，其特征在于：所述照明光源与照明分束镜之间设置有整形照明镜头。

4.根据权利要求3所述的三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统，其特征在于：所述照明光源发出的激光经照明光纤传输至整形照明镜头。

5.根据权利要求1‑4中任一所述的三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统，其特征在于：所述分束镜单元包括沿光路方向依次设置的信号分束镜一和信号分束镜二。

6.一种基于权利要求1‑5中任一所述的三灵敏度复合型激光聚变冲击波速度测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)由条纹相机一、条纹相机二和条纹相机三分别获得测量分支一、测量分支二和测量分支三的干涉条纹图像；

2)由测量分支一的干涉条纹图像中判读得到测量分支一的干涉条纹移动量小数部分ΔN₁，由测量分支二的干涉条纹图像中判读得到测量分支二的干涉条纹移动量小数部分ΔN₂；由测量分支三的干涉条纹图像中判读得到测量分支三的干涉条纹移动总量F₃(t)；

3)联立测量分支一和测量分支二的冲击波速度计算公式得到关于未知数u(t)、N₁和N₂的方程组：

u(t)＝K₁·(N₁+ΔN₁)

u(t)＝K₂·(N₂+ΔN₂)

其中，u(t)为待求解的冲击波速度，单位是米/秒；K₁为测量分支一的条纹常数，单位是米/秒/条纹；N₁为测量分支一的干涉条纹移动量整数部分，ΔN₁为测量分支一的干涉条纹移动量小数部分；K₂为测量分支二的条纹常数，单位是米/秒/条纹；N₂为测量分支二的干涉条纹移动量整数部分，ΔN₂为测量分支二的干涉条纹移动量小数部分；

求解方程组得到冲击波速度u(t)的系列解；

4)根据测量分支三的干涉条纹移动总量F₃(t)计算得到冲击波速度近似解u₃＝K₃·F₃(t)；其中，K₃为测量分支三的条纹常数，单位是米/秒/条纹；

5)在步骤3)得到的u(t)的系列解中筛选得出与u₃最接近的解。