Лазерная анемометрия в исследованиях ударно-волновых процессов и экстремального состояния вещества

• Автор: Губский, Константин Леонидович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление.
Введение
Глава 1. Экспериментальные методы исследования вещества в экстремальном состоянии
1.1 Обзор методов создания и исследования вещества с высокой плотностью
энергии
1.2 Лазерные методы измерения массовой скорости в ФВПЭ
1.2.1 Интерферометр с прямым гетеродинированием оптического сигнала
1.2.2 Многолучевой сдвиговый интерферометр типа Фабри-Перо
1.2.3 Неравноплечные сдвиговые интерферометры
1.2.3.1 Неравноплечный интерферометр Майкельсона
1.2.3.2 Широкоугольный интерферометр Майкельсона
1.2.3.3 Квадратурный неравноплечный интерферометр
1.2.3.4 Квадратурно-дифференциальный-неравноплечный интерферометр
1.3 Выводы к Главе
Глава 2. Исследование метрологических характеристик квадратурнодифференциального сдвигового интерферометра
2.1 Методы нормировки сигналов квадратурно-дифференциального сдвигового
интерферометра
2.1.1 Нормировка квадратурно-дифференциальных сигналов интерферометра
на основе приведения фазового эллипса к каноническому виду
2.1.2 Нормировка квадратурно-дифференциальных сигналов интерферометра вариацией интенсивности входного излучения
2.2 Методы расчета скорости из измеренных значений разности фаз квадра-турно-
диференциальных сигналов интерферометра
2.2.1 Определение скорости из известной временной динамики
разности фаз квадратурно-диференциальных сигналов интерферометра
2.2.2 Итеративный анализ величины разности фаз квадратурно-диференциальных сигналов интерферометра
2.2.3 Динамический метод вычисления величины разности фаз из квадратурных сигналов интерферометра
2.2.4 Оценка границ применимости методик обработки экспериментальных данных при расчете скорости йз квадратурно-диференциальных сигналов интерферометра
2.3 Коррекция ошибок результатов измерений квадратурно-диференциальным
сдвиговым интерферометром
2.3.1 Коррекция ошибки, связанной с ненулевым телесным углом фокусировки и сбора отражённого излучения
2.3.2 Коррекция ошибки, вызванной прохождением ударной волны через диагностическое окно
2.3.3 Коррекция ошибки, вызванной дисперсией в линии задержки
2.3.4 Коррекция ошибок, связанных с неточностью настройки оптической схемы интерферометра
2.3.5 Устранение влияния поляризационных эффектов в динамически нагруженных оптических окнах
2.4 Анализ причин потери интерференционного контраста в ходе эксперимент
2.4.1 Многофазная интерференция
2.5 Анализ предельной точности квадратурно-дифференциального сдвигового
интерферометра
2.5.1 Неоднозначность значения разности фаз
2.5.2 Точность измерения текущего значения разности фаз
2.5.3 Оценка максимальной точности измерения скорости квадратурнодифференциальным сдвиговым интерферометром
2.6 Выводы к Главе
Глава 3. Квадратурно-дифферениальный сдвиговый интерферометр для измерений массовой скорости в исследованиях ударно-волновых процессов и экстремального состояния вещества
3.1 Выбор лазерного источника для квадратурно-дифференнального сдвигового интерферометра
3.1.1 Одночастотный твердотельный лазер с внутрирезонаторной генерацией второй гармоники
3.2 Оптический блок квадратурно-дифференциального сдвигового интерферометра
3.3 Разработка фотоприемного устройства системы регистрации измерительных сигналов интерферометра
3.3.1 Разработка высоковольтного делителя напряжения фотоумножителей
3.4 Разработка программо-аппаратного блока сбора и обработки экспериментальных данных
3.5 Тестовые эксперименты по верификации результатов измерений интерферометром скорости в ударно-волновых экспериментах
3.6 Выводы к Главе
Глава 4. Исследование ударно-волновых процессов методами лазерной анемометрии и протонной радиографии
4.1 Протонно-радиографический комплекс на базе ускорителя ТВН-ИТЭФ
4.2 Интеграция интерферометра в протонно-радиографический комплекс ТВН-ИТЭФ
4.3 Результаты исследования ударно-волнового нагружения релаксирующих сред
4.3.1. Исследования процессов откольного разрушения и струеобразовання на свободных поверхностях в металлах
4.3.2. Исследование взрывного устройства нового типа для разгона металлических ударников
4.3.3. Исследование структуры детонационных волн в эмульсионных
взрывчатых веществах
4.4 Выводы к Главе
Глава 5. Разработка лазерной методики измерения температуры конденсированного вещества, подвергнутого импульсному воздействию интенсивных пучков тяжелых ионов
5.1 Ускорители тяжелых ионов в физике экстремального состояния вещества
5.2 Особенности физических процессов при взаимодействии ионов с веществом
5.3 Система фокусировки пучка тяжелых ионов плазменной линзой на ТВН ИТЭФ
5.4 Измерение теплофизических свойств веществ в области воздействия пучков ионов акустическими методами
5.4.1 Методы возбуждения и регистрации акустических волн в веществе
5.4.2 Интерферометрические исследования акустических волн возбуждаемых ионным пучком в конденсированном веществе мишени
5.5. Экспериментальная установка для измерения температуры конденсированного вещества лазерным оптоакустическим методом
5.6. Разработка программного алгоритма обработки экспериментальных результатов
5.7 Экспериментальное исследование зависимости скорости звука в алюминии от температуры
5.8 Измерение величины возмущения в шлирен-сигнале из-за поглощения энергии
ионного пучка
5.9. Экспериментальные измерения скорости звука в веществе мишени при ее
разогреве пучком тяжелых ионов
5.10 Выводы кГлаве
Заключение
Список используемой литературы

какой-либо точке на этой траектории, при этом будет представлять собой угол между осью ординат и радиус-вектором, проведённым из центра эллипса к этой точке. Находить значение фазы в такой системе удобнее всего путём взятия арктангенса от отношения значений квадратурных сигналов (предварительно выполнив нормализацию на сигнал измерителя мощности и приведение эллипса к единичной окружности с центром в начале координат (см. раздел 2.1 в Главе 2).
Рис. 1.17. Принципиальная схема квадратурного неравноплечного интерферометра с дополнительным каналом контроля интенсивности на входе
В отличие от ШИМ, квадратурный неравноплечный интерферометр нечувствителен к вариациям интенсивности на входе в интерферометр. Влияния флуктуаций интенсивности удаётся избежать благодаря нормализации интерференционных сигналов на сигнал измерителя мощности. После нормализации центр фазового эллипса фиксируется; размер эллипса может меняться с изменением входной интенсивности, но такие эффекты устраняются в процессе вычисления разности фаз. Операция деления сигналов друг на друга, проводимая перед взятием функции арктангенса, позволяет устранить влияние медленно меняющейся по сравнению с ехр (Ф(£)) мультипликативной помехи в интерференционном сигнале, которое как раз и проявляется в изменении размера элипса.
Использование при обработке сигналов функции тангенса, а не косинуса, позволяет устранить в КНИ ряд ограничений, присущих ШИМ. Наличие двух квадратурных сигналов позволяет устранить неопределенность знака величины Ф и определить, растёт Ф или падает. Также, использование квадратурных сигналов позволяет избежать проблемы падения дифференциальной чувствительности вблизи экстремумов - так как
dl , г
производная — для оооих сигналов не может одновременно обращаться в ноль, точность в вычислении Ф существенно увеличивается. КНИ сохраняет 2 л фазовую неопределенность, существующую в ШИМ, но эта неопределенность легко устраняется простым подсчётом интерференционных полос (см. раздел 2.5.1 в Главе 2).