[发明专利]基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法

说明书

技术领域

本发明公开的基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法属于阶跃压力信号技术领域及压力传感器动态校准技术领域，具体涉及的是一种采用高能脉冲激光束加热传压介质，产生阶跃压力的方法。

背景技术

　　在压力信号动态测试场合，如：火炮膛压测试、冲击波超压测试等，被测压力信号有以下特点：上升沿陡峭、幅值高、脉冲持续时间短等。在此类动态测试应用中，首先须对压力传感器进行动态校准，以确保传感器的各种性能指标满足测试要求。目前，压力传感器动态校准常用的装置或方法有：激波管动态校准装置、高静压下准δ函数脉冲压力校准装置、落锤校准法等。

高静压下准δ函数脉冲压力校准装置与落锤校准法都是产生一个接近于δ函数的脉冲压力信号，用此压力信号对传感器进行校准。而激波管动态校准装置是对激波管高压腔进行充气加压，并利用高压腔与低压腔内气体压力的差异使两腔之间的膜片破裂，气体从高压腔进入低压腔从而产生激波，激波打到压力传感器上形成一个近似阶跃信号的压力信号，以此阶跃压力信号来校准传感器。激波管是现在公认的校准压力传感器的可靠方法之一，但激波管校准装置仍存在一些不足之处：首先，激波管能产生的阶跃压力幅值只能达到几十兆帕，难以达到几百兆帕，往往不能满足高压传感器校准的要求；其次，激波管采用破膜方式产生激波，而由此产生的阶跃压力信号上升时间较长，是微秒量级，距离理想的阶跃信号差距较大。

本发明为了解决传统激波管校准装置阶跃压力幅值较小、上升沿时间较长的缺点，提出了一种利用大功率激光器瞬间加热传压介质而产生幅值较大、上升沿时间较短的压力信号的方法，并以此信号对高压传感器进行动态校准。

发明内容

本发明的目的是：向社会提供基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法及其产生装置，以及基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法形成的压力传感器动态校准装置三个技术方案，本发明的阶跃压力产生方法可产生压力幅值达100兆帕以上，阶跃压力上升沿时间小于30纳秒的阶跃压力信号。阶跃信号的幅值以及上升沿时间两项指标都优于传统的激波管产生的阶跃压力信号。

本发明的技术方案包括基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法及其产生装置，以及基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法形成的压力传感器动态校准装置三部分。

本发明关于基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法的技术方案是这样的：这种基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法，技术特点在于：所述的阶跃压力产生方法是采用高能脉冲激光束，透过耐高压透光窗射入压力腔中，压力腔中的传压介质被高能脉冲激光束加热对压力腔壁产生阶跃压力，该阶跃压力信号压力幅值能达到100兆帕以上，上升沿持续时间小于30纳秒。

根据以上所述的基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法，技术特点还有：所述的基于高能脉冲激光器的阶跃压力产生方法是：采用高能脉冲激光器发射高能脉冲激光束，经过耐高压透光窗射入密闭的压力腔中，此时压力腔中被加热的传压介质分子热运动加剧，对压力腔壁产生压力，该压力即为阶跃压力信号，所述的高能脉冲激光束能以很小的能量损耗透过耐高压透光窗射入密闭的压力腔中，压力腔中充满传压介质，此高能脉冲激光束可以加热压力腔中的传压介质，使传压介质的分子热运动加剧，分子热运动加剧在宏观上表现为传压介质的温度升高以及传压介质的压强升高，升高的压强作用在压力腔壁上形成增大的压力，从而产生压力信号上升沿。压力上升到一定幅值之后不再增大，此时由于传压介质的温度保持高温一段时间，同样高压力幅值也保持一段时间，因此整个压力升高并保持的过程形成一个完整的阶跃压力信号。