[发明专利]一种激光冲击波时空分布特性的检测方法和装置

权利要求书

1.一种激光冲击波时空分布特性的检测装置，其特征在于，由激光冲击处理模块、激光扩束系统（2）、模拟信号采集系统和后处理系统组成；激光冲击处理模块包括激光器（1）、数控工作台（6）、隔热铝箔（4）、能量吸收涂层（13）和透明玻璃约束层（3），模拟信号采集系统包括分布式压电传感器（5）、激光能量计（12）、分光镜（7）和光电二极管（8），后处理系统包括A/D转换器（9）、DSP系统（10）、计算机（11）；所述分布式压电传感器（5）的灵敏面紧贴于隔热铝箔（4）表面，无效面固定于数控工作台（6），隔热铝箔（4）受冲击面涂一层能量吸收涂层（13），所述涂层为黑漆，透明玻璃约束层（3）紧固于隔热铝箔（4），调节数控工作台（6），使激光冲击模块中的激光器（1）指示光对准隔热铝箔（4）中心位置输出激光束进行冲击强化，所述激光束通过激光扩束系统（2）后，经分光镜（7），一部分激光束通过透明玻璃约束层（3），在能量吸收涂层（13）表层形成等离子体冲击波，并逐渐向铝箔（4）内部传播，最终被分布式压电传感器（5）检测到，另一部分激光束通过光电二极管（8）响应散射光，瞬时形成上升沿电压触发A/D转换器（9）和DSP系统（10），并用激光能量计（12）测量光脉冲能量，冲击波压力和激光能量计的响应值以模拟电信号的形式输入A/D转换器（9），转换后的数字信号送入DSP系统（10）处理，DSP系统（10）通过RS232接口将处理后的信号送入计算机（11）。

2.根据权利要求1所述的一种激光冲击波时空分布特性的检测装置，其特征在于，分布式压电传感器（5）由薄膜（14）和螺旋分布于薄膜上的若干小片PVDF压电片（15）组成，所述薄膜（14）为圆形，厚度约为0.1mm，所述PVDF压电片（15）呈螺旋分布，每转动90度远离圆心一个单位，所述PVDF压电片（15）均与相同阻值电阻并联接入多通道示波器或后续处理电路。

3.一种激光冲击波时空分布特性的检测方法，其特征在于，调节数控工作台，使激光冲击模块中的激光器指示光对准隔热铝箔中心位置，计算机对激光器信号采集系统和后处理系统检测并初始化，确认加载成功之后，调节激光参数，进行激光冲击实验，输出激光束通过激光扩束系统进行扩束，经分光镜分光，一部分激光束通过透明玻璃约束层，在能量吸收涂层表层形成等离子体冲击波，并逐渐向铝箔内部传播，最终被分布式压电传感器检测到，另一部分激光束通过光电二极管响应散射光，瞬时形成上升沿电压触发A/D转换器和DSP系统，激光能量计测量光脉冲能量，冲击波压力和激光能量计的响应值以模拟电信号的形式输入A/D转换器，转换后的数字信号送入DSP系统处理，DSP系统通过RS232接口将处理后的信号送入计算机。

4. 根据权利要求3所述的一种激光冲击波时空分布特性的检测方法，其特征在于，后处理系统中所采用的处理算法为，同一时刻，径向等间距螺旋分布的PVDF压电传感器反映的是该时刻冲击波压力沿径向的分布；同一位置，不同时刻压力波值反映的是该位置冲击波压力的变化规律。