[发明专利]一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统

说明书

本发明属于火炮寿命研究技术领域，特别涉及一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统，包括监控系统、脉冲激光发生系统、检测系统和光学元件调节系统；所述脉冲激光发生系统用于发出周期和占空比可调的脉冲激光，并通过所述光学元件调节系统入射至工作台，对工作台上的工件进行加热；所述检测系统用于对脉冲激光的激光功率、工件温度、表面烧蚀情况进行实时检测，并将检测数据发送至所述监控系统；所述监控系统用于将所述脉冲激光发生系统和检测系统发送的数据进行处理和显示。本发明利用激光的高度可控性，可以准确控制身管表面加热的温度，提高了身管热烧蚀研究的试验效率。

技术领域

本发明属于火炮寿命研究技术领域，具体涉及一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统。

背景技术

身管是火炮的关键和重要部件，承载着高温、高压、高速的火药燃气，身管的性能和寿命是火炮寿命的重点研究对象。身管的烧蚀性能是制约身管寿命的最主要因素。身管烧蚀磨损破坏是在热因素的主导下，众多因素综合作用或交互作用的结果。

现阶段对身管热烧蚀的研究主要是进行实弹试验，在此条件下对身管进行热烧蚀研究，会耗费大量的时间、弹药、人员和费用，并且难以观测到身管发生热烧蚀的动态变化过程。

由于激光的发射能力强和能量的高度集中，将中等强度的激光束经过会聚，可在焦点处产生几千到几万度的高温，可作为热源应用与很多场合。同时激光还具有高度可控性，可以通过单片机编程灵活的设置激光脉冲的周期与占空比，因此，激光技术在很多领域得到了应用。但目前尚未应用于身管热烧蚀研究中，因此，需要提供一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统，以提高身管热烧蚀研究的试验效率。

发明内容

本发明旨在提供一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统，通过激光加热来模拟火炮发射时身管的热烧蚀现象，通过模拟试验观测身管发生热烧蚀的动态变化过程，开展火炮身管的寿命预测、故障诊断等研究，为身管热烧蚀机理与火炮寿命研究提供新方法和有效手段，达到节约人力、物力、财力的目的。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于研究身管热烧蚀的脉冲激光加热系统，包括监控系统、脉冲激光发生系统检测系统光学元件调节系统

所述脉冲激光发生系统用于发出周期和占空比可调的脉冲激光，并通过所述光学元件调节系统入射至工作台，对工作台上的工件进行加热；所述检测系统用于对脉冲激光的激光功率、工件温度、表面烧蚀情况进行实时检测，并将检测数据发送至所述监控系统；所述监控系统用于将所述脉冲激光发生系统和检测系统发送的数据进行处理和显示。

所述脉冲激光发生系统包括单片机和脉冲激光器，所述脉冲激光器发出的脉冲激光通过光纤发射脉冲激光到光学元件调节系统，所述单片机用于控制所述脉冲激光器发出的脉冲激光的周期、占空比和波形。

所述单片机与所述监控系统连接，用于将所述脉冲激光器发出的脉冲激光的周期、占空比和波形信号发送至所述监控系统。

所述光学元件调节系统包括分光器件、激光功率计和输出透镜，所述脉冲激光发生系统发出的脉冲激光经分光器件后分为两束，一束入射至所述激光功率计探测脉冲器光的功率起伏，另一束经所述输出透镜后入射至工件。

所述分光器件包括半波片和偏振分束镜。

所述输出透镜用于调节脉冲激光的光斑大小，以调节加热面积的大小。

所述光学元件调节系统还包括光隔离器，所述光隔离器用于隔离返回所述脉冲激光发生系统的激光。

所述检测系统包括激光功率计、非接触式测温仪和CCD相机，所述非接触式测温仪用于测量工件表面温度，所述CCD相机用于检测得到工件表面烧蚀的光学影像，激光功率计用于测量所述脉冲激光的功率起伏。