[发明专利]一种采用双波长激光测量电爆炸温度分布的装置与方法

说明书

本发明涉及快速温度分布测量技术，特别是一种采用双波长激光测量电爆炸温度分布的装置与方法，其特征是，至少包括：第一激光器、第二激光器、合束镜、第一反射镜、光学扩束系统、光束会聚单元、分束镜、第二反射镜、第一滤光片、第二滤光片、第一光学阵列传感器、第二光学阵列传感器、爆炸信号采集模块和控制模块；第一激光器和第二激光器分别发出波长为λ1和λ2的激光光束。它提供一种为解决金属丝电爆炸过程中，可以测量金属丝电爆炸过程中温度分布的时空快速变化数据，实现温度的高时空分辨测量的用双波长激光测量电爆炸温度分布的装置与方法。

技术领域

本发明涉及快速温度分布测量技术，特别是一种采用双波长激光测量电爆炸温度分布的装置与方法。

背景技术

脉冲大电流通过金属丝时，由于欧姆加热机制在金属丝中瞬间沉积大量的能量，金属丝发生相变而快速膨胀，并伴随着发光、爆炸声等现象，这种复杂的物理过程称为金属丝电爆炸。金属丝电爆炸在Z箍缩等离子体、X箍缩X射线源、纳米粉体制备、电爆炸开关、化石能源开发、地球物理勘探等领域具有广泛的应用。

金属丝电爆炸过程伴随有复杂的物理和化学变化过程。随着爆炸过程的进展，金属丝经历从固态、液态、气态以及等离子态的复杂变化过程，整个过程通常持续数微秒时间。与此同时，爆炸体的空间分布范围也发生了很大的变化，从最开始的1mm以下的细金属丝，逐渐扩展到整个爆炸容器的范围。随着物质状态和空间分布范围的变化，爆炸体的发生着吸热、放热以及热传导的复杂热过程，导致爆炸体的温度空间分布发生着剧烈的变化。爆炸体温度的时空演变规律，与爆炸体的状态、性质存在密切的关系。对爆炸体的温度分布进行高时空分辨率测量，对研究金属丝电爆炸过程、优化金属丝电爆炸制备纳米粉体工艺等具有重要意义。

由于金属丝电爆炸过程的持续时间短、在爆炸早期物质分布范围小、爆炸过程中物质分布范围跨度大等原因，对电爆炸过程的温度进行高时空分辨率测量存在很大的技术难点。目前可以采用光学辐射高温计来测量爆炸体的温度，但这不能对温度分布进行高时空分辨率测量。在空间上，只能测量爆炸体的整体温度或平均温度，测不出温度随空间的变化情况；在时间上，也无法精确定位测量的是什么时刻的温度，只能测量爆炸过程中的平均温度。这对电爆炸过程的研究是远远不够的。

发明内容

本发明的目的是提供一种为解决金属丝电爆炸过程中，可以测量金属丝电爆炸过程中温度分布的时空快速变化数据，实现温度的高时空分辨测量的用双波长激光测量电爆炸温度分布的装置与方法。