[发明专利]一种基于啁啾光栅的爆轰波速度测量系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于啁啾光栅爆轰波速度测量系统及方法，属于爆速测量领域。该系统包括宽带光源、光环行器、啁啾光栅、90/10耦合器、光谱仪、光电探测器、数字存储示波器。该方法包括：选择并标定传感器、对电压数据滤波、归一化，然后查表得到长度，再经拟合、插值得到速度。本发明抗电磁干扰能力强，适用于任何炸药、材料中爆速的连续测量，也适于不同炸药、材料界面爆速的连续测量，且可实现原位测量；此算法消除了系统的非线性，并可求得连续速度值。

主权项

1.一种基于啁啾光栅的爆轰波速度测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：步骤1：选择并标定传感器，得到啁啾光栅长度L和波长λ的关系以及栅区长度ΔL和反射谱宽Δλ；步骤2：搭建基于啁啾光栅爆轰波速度测量系统，所述系统包括宽带光源(1)，光环行器(2)，啁啾光栅(3)，90/10光纤耦合器(4)，光电探测器(5)，数字存储示波器(6)和光谱仪(7)，所述90/10光纤耦合器(4)分光比90：10，宽带光源(1)发出的激光经过光环行器(2)的A、B端口进入啁啾光栅(3)，由啁啾光栅(3)返回的激光经过光环行器(2)的C端口到达90/10光纤耦合器(4)的D端口，90％的光由90/10光纤耦合器(4)的端口E进入到光电探测器(5)，在光电探测器(5)中光强信号转化为电压信号后由存储式数字示波器(6)记录，10％的光经90/10光纤耦合器(4)的端口F进入到光谱仪(7)，光谱仪(7)记录下爆炸前的啁啾光栅(3)的光谱，宽带光源(1)发出的激光经过光环行器(2)的A、B端口进入啁啾光栅(CFBG)，由啁啾光栅返回的激光经过光环行器(2)的C端口、90/10光纤耦合器(4)的D端口到达90/10光纤耦合器(4)，90％的光由90/10光纤耦合器(4)的端口E进入到光电探测器(5)，光强信号转化为电压信号后由存储式数字示波器(6)记录，10％的光经90/10光纤耦合器(4)的端口F进入到光谱仪(7)；步骤3：布置传感器，按照测量要求将传感器布置在相应的位置；步骤4：记录爆炸前光谱仪上的啁啾光栅反射谱，积分并归一化后得到啁啾光栅长度和归一化后的电压的关系，记录成表格；步骤5：检查系统工作是否正常；引爆炸药，示波器记录爆炸过程的电压数据；步骤6：对数字示波器记录的电压数据进行滤波处理以减小噪声影响；步骤7：将滤波后的电压归一化到0‑1之间；步骤8：对归一化后的电压进行查表，得到消除非线性后的光栅的长度‑时间数据，其中所述表是步骤4得到的表格；步骤9：通过对长度‑时间曲线进行分段拟合、求斜率后得到各段的速度值；步骤10：对步骤9中的速度进行插值，得到速度的连续值。