作者单位
摘要
1 中国航空工业集团公司 北京长城计量测试技术研究所,北京 100095
2 中国科学技术大学 地球与空间科学学院,安徽 合肥 230026
在瞬态高速测速场景中,目标物体在几十ns时间内能加速到几~几十km/s,因此光子多普勒测速系统中电学数模转换器件带宽要求达到GHz甚至上百GHz。时间拉伸光子多普勒测速系统利用飞秒激光时间拉伸特性,在光域中完成信号降频处理,降低了光电信号探测器件和电学数模转换器件带宽压力。提出了改进的时间拉伸光子多普勒测速系统,飞秒脉冲经过第一级色散器件充分展宽铺满整个时域,避免了速度信号的采样间断;信号解调上采用误差补偿算法对频移信号进行补偿,减小了因为位移引入的系统误差,从而增加了有效记录时间。实验使用纳秒激光驱动铝膜产生高速飞片,测试了文中测速系统在记录时间1.2 µs内的实验效果。实验使用重频50 MHz飞秒光源,第一级和第二级色散器件分别使用200 km和100 km单模光纤,构成比例因子2/3。最终实验表明系统将3.6 GHz的多普勒频移信号降低为2.4 GHz,通过与光子多普勒测速系统进行结果比对,实验动态误差小于5%。该系统将能够应用于多种动高压技术加载飞片场景下的速度进行测量,为瞬态高速测量领域提供了新的测量手段。
超快测量 光子多普勒测速 时间拉伸 激光驱动飞片 瞬态高速 ultrafast measurement photon Doppler velocimetry time-stretched laser-driven flyer transient high-speed 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210809
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块,使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力。采用MDSC2程序,对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟。数值模拟结果表明,二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程,模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致,验证了新程序的计算有效性。MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究。
磁驱动准等熵压缩实验 二维磁驱动数值模拟程序 飞片/窗口界面速度 磁流体力学 数值模拟 magnetically driven quasi-isentropic compression experiment two-dimensional magnetically driven simulation code flyer plate/window interface velocity magneto-hydrodynamics numerical simulation 
强激光与粒子束
2021, 33(5): 055001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所,四川 绵阳 621900
为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系,对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明,磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验;磁驱动双侧飞片发射实验的结构系数为0.7~0.8;磁驱动单侧飞片发射实验的结构系数为0.80~0.85。磁驱动飞片发射实验的结构系数与实验加载电流无关,仅由磁驱动飞片发射实验的负载结构决定。磁驱动飞片发射实验的结构系数取决于阴阳电极极板的初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙以及阴阳电极上飞片厚度之和等三个因素。在磁驱动飞片发射实验中,电极初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙不变的情况下,结构系数由阴阳电极上飞片厚度之和确定,阴阳电极上飞片厚度之和越大,结构系数越大。
磁驱动飞片 磁流体力学 结构系数 自由面速度 数值模拟 magnetically driven flyer plate magneto-hydrodynamics structure coefficient free-surface velocity numerical simulation 
强激光与粒子束
2020, 32(8): 085002
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
为了理解磁驱动飞片自由面烧蚀的机理、自由面被烧蚀后飞片的物质状态、自由面被烧蚀后激光速度干涉仪(VISAR)测量的机理等,采用磁驱动数值模拟程序MDSC2对聚龙一号装置上PTS-151发次磁驱动飞片实验中370 μm厚飞片进行了模拟和分析。数值模拟表明,334 ns之前飞片自由面部分保持固体状态,334 ns之后飞片自由面部分已经熔化,到340 ns后整个飞片都被熔化。飞片自由面烧蚀的主要机制是电流焦耳加热,热扩散和压缩做功的贡献很小。数值模拟的固体密度反射面速度历史和VISAR测量的速度历史一致。飞片自由面熔化后,VISAR测量的速度是距离自由面最近的固体密度反射面的速度。
磁驱动飞片 固体密度反射面 自由面速度 烧蚀 magnetically driven flyer plate solid density reflecting surface free surface velocity ablation 
强激光与粒子束
2017, 29(4): 045003
作者单位
摘要
南京理工大学 化工学院, 江苏 南京 210094
针对目前VISAR等测速仪在测量瞬态高速小飞片速度时调试复杂、测试成功率低等问题, 基于光子多普勒效应和自混频原理, 采用1 550 nm单模激光, 成功研制了一套光子多普勒测速系统。使用该系统测量了不同激光能量密度下的复合飞片瞬时速度, 结果显示: 该系统测试成功率高, 响应速度快, 获得的速度曲线完整而清晰。与传统的VISAR和F-P干涉测速仪相比, 具有操作简单、测试成功率高、便于携带等非常明显的优势。该系统适用于速度在几百米/s~几千米/s的微小飞片或者微区爆轰的速度测量, 也可应用于常规爆炸流场的测试。
多普勒效应 飞片速度 光纤激光器 PDV photonic Doppler velocimetry Doppler effect flyer′s velocity fiber laser 
红外与激光工程
2016, 45(12): 1217001
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621999
准等熵压缩实验技术已用来研究材料在高压下的状态方程。基于聚龙一号装置平台, 实现对样品的准等熵压缩和超高速飞片发射, 进行了一系列实验来加深对负载构型的理解。通过对负载结构的设计, 研究了构设电极尺寸与电极间隙对磁应力的大小与分布的影响。基于模拟和实验结果, 带状线负载结构可以很好地提高磁压和提升装置的运行水平, 其电极表面磁压分布也具有良好的均匀性和平面性。目前为止, 已经可以用带状线负载在聚龙一号装置上获得峰值压力高达约100 GPa的准等熵压缩, 并获得速度超过10 km/s的超高速飞片。
准等熵 超高速飞片 负载结构 磁压 isentropic compression hyper-velocity load configuration magnetic pressure 
强激光与粒子束
2016, 28(1): 015015
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621999
采用二维磁驱动数值模拟程序MDSC2,对大电流脉冲装置“聚龙一号”上的151发次磁驱动370 μm厚铝飞片实验、164发次磁驱动330 μm厚铝飞片实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明:370 μm厚铝飞片和330 μm厚铝飞片的磁驱动过程中, VISAR测量的速度不是飞片自由面的速度,而是飞片中邻近自由面最近的固体反射面的速度。这是由于磁驱动飞片发射过程中,飞片自由面部分被烧蚀,密度低于固体密度状态,而飞片自由面和加载面中间的飞片还保持固体密度状态。VISAR测量的激光将穿过自由面的低于固体密度状态的飞片部分,到达飞片自由面最近的固体密度位置再反射回去,获得这一位置的飞片速度。数值模拟的飞片固体反射面速度历史和VISAR测量的速度历史相吻合。
“聚龙一号”装置 磁驱动飞片 MDSC2程序 固体反射面 自由面速度 PTS accelerator magnetically driven flyer plate MDSC2 code solid reflecting surface free surface velocity 
强激光与粒子束
2015, 27(12): 125001
作者单位
摘要
江苏大学 机械工程学院, 江苏 镇江 212013
采用具有高应变率加载特征的激光驱动飞片间接冲击微成形技术对钛箔进行了微成形实验,以解决难成形材料的微塑性成形问题.从飞片完整性、工件贴模性以及厚度减薄率等方面探究了该工艺的成形性能.实验中采用微细电火花和曲面研磨技术制造微模具,材料为AISI 1090模具钢,飞片为20 μm的钛箔,成形工件为35 μm的钛箔.通过KEYENCE VHX-1000C超景深显微系统对飞片和工件进行了观测和分析,结果显示:飞片具有较好的完整性,能够提供均匀的冲击压力;成形后的工件具有良好的表面质量和贴模性.借助冷镶嵌工艺测量了工件的厚度分布,分析了工件厚度减薄率,其最大值为19.8%,最小值为2%,显示工件的厚度分布比较均匀.研究表明:激光间接冲击微成形技术对于难成形材料具有良好的成形效果并且能有效抑制厚度减薄.
激光冲击 间接冲击 飞片 微成形 钛箔 贴模性 厚度减薄 laser shock indirect shock flyer micro-forming Ti foil fitability thickness thinning 
光学 精密工程
2015, 23(3): 632
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
在二维单介质磁驱动数值模拟程序(MDSC2)的基础上, 采用局部结构整体非结构的网格拼接方法, 研制了处理滑移界面的二维多介质程序。二维多介质程序解决了单介质程序无法处理的电极与飞片之间相互作用的模拟问题, 能更准确地模拟磁驱动发射实验的飞片状态。计算结果表明: 发射飞片的自由面部分始终保持固体密度状态;自由面速度历史和VISAR测量的速度曲线相吻合;飞片中间部分在电流加载过程中始终具有良好的平面性, 飞片两端出现拖尾质量, 产生不稳定性, 这是由于飞片两端与飞片中间部分的磁场强度分布不同造成的。
磁流体力学 磁驱动飞片 不稳定性 滑移界面 magneto-hydrodynamics magnetically accelerated flyer plates instability sliding interface 
强激光与粒子束
2015, 27(1): 015002
作者单位
摘要
南京理工大学 化工学院, 南京 210094
采用真空磁控溅射方法制备了CuO/Al2O3/Al,(CuO/Al)Ⅱ/CuO/Al2O3/Al,(CuO/Al)Ⅷ/Al2O3/Al三种复合飞片, 利用激光共聚焦显微镜和扫描电镜对复合飞片进行表征, 结果表明,不同材料膜层的分界面清晰可见, 复合薄膜的表面结构致密, 颗粒基本尺寸可以达到nm级, 均匀性好。利用光子多普勒测速技术对三种复合飞片速度进行测量, 结果表明: 将飞片靶放置在空气电离点偏前的位置(入射激光方向), 增大聚焦光斑, 能改善激光电离空气引起的能量屏蔽作用;含能烧蚀层CuO/Al的存在, 有助于提高飞片速度。在含能薄膜烧蚀层厚度一定的情况下, 增大周期、减小每层薄膜厚度, 有助于提高含能薄膜反应程度, 减小飞片上升沿时间。在同等激光能量密度下, (CuO/Al)Ⅷ/Al2O3/Al的上升沿时间低于(CuO/Al)Ⅱ/CuO/Al2O3/Al。
磁控溅射 激光驱动 复合飞片 光子多普勒测速 magnetron sputtering laser-driven composite flyer photonic Doppler velocimetry 
强激光与粒子束
2015, 27(1): 011006

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