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可用于主动式诊断材料高压状态方程的多普勒测速系统的研究

陈阳杰  
【摘要】:本论文来源于一个国家探索基金课题,探索一种高速运动物体速度(最高20km·s~(-1))的测量系统。高速物体测量系统在绝对法求解材料高压状态方程中起着不可替代的作用,尤其是近几十年来,由于惯性约束聚变研究的需要,国内外相继建成了一系列高功率激光实验装置,冲击材料的压强达到了几百GPa到几Tpa,只有用主动式诊断技术才能求解如此高压下的材料状态方程。 在论文中,提出了一种新颖的测高速系统:DVSVI(Double-sensitivitiesVISAR with Single Velocity Interferometer),它原理上是一种速度干涉仪,利用光的多普勒效应,来求取物体运动速度。DVSVI是在传统双灵敏度VISAR测速系统的基础上发展起来,它相对传统的测速系统有了许多改进:只用单套速度干涉仪和记录系统来实现双灵敏度VISAR测量,使得系统更简单、成本更低,这对于昂贵的该类测速系统来说有着非常重要的现实意义。 论文第1章论述了探索该测速系统的背景、意义,以及目标;第2章介绍了与DVSVI测速技术相关的多普勒测速原理及技术,如位移干涉仪、速度干涉仪和VISAR技术;第3章详细论述了DVSVI测速系统的原理以及光路布局,分析了该系统的性能,数据处理的数学模型以及记录系统条纹相机的原理;第4章做了DVSVI系统的误差分析,包括由探测光源引起的误差、标准具引起的误差、光学镜片而形精度引起的误差以及信号采集和处理引起的误差;第5章设计了一套DVSVI测速系统,根据提出的性能指标,确定了系统所用器件的参数,内容包括激光器参数确定及选择、标准具参数确定以及记录系统条纹相机参数确定和选择以及各镜片的参数确定;第6章介绍了一套自己用matlab开发的软件,它主要作用是帮助我们在DVSVI设计过程中选择各种参数,如速度灵敏度参数选择、记录系统时间分辨率参数选择、数据处理模型正确与否论证、理论误差分析等;第7章是实验数据分析,分析了样品材料和表面状况对条纹对比度的影响。


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