[发明专利]一种用于冲击波实验的多通道冲击温度诊断方法

摘要

本发明公开了一种用于冲击波实验的多通道冲击温度诊断方法，该方法包括以下步骤：步骤1，搭建冲击波实验诊断光路；步骤2，在高功率激光装置上开展冲击波状态方程实验：步骤3，对所述步骤2中的冲击波状态方程实验中的SOP系统进行标定：步骤4，计算待测靶自发辐射强度：步骤5，多通道拟合冲击温度。本发明基于普朗克灰体辐射理论以及光学高温计系统的测温诊断手段，以激光加载下透明材料冲击温度测量实验为例，在不使用光谱仪和不消耗多通道光纤的条件下实现利用多通道测量材料的冲击温度，并给出多通道拟合得到的冲击温度与发射率。该方法相比较单通道测量冲击温度的方法更为可靠，相比较利用其他多通道测量冲击温度的方法更为简便、高效。

主权项

1.一种用于冲击波实验的多通道冲击温度诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1，光路的建立：该光路包括待测靶(2)、二分之一波片(3)、第一成像系统(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)、第二成像系统(7)、多通道窄带滤光片(8)、条纹相机(9)，所述二分之一波片(3)、第一成像系统(4)、第一透镜(5)、第二透镜(6)、第二成像系统(7)、多通道窄带滤光片(8)、条纹相机(9)依次放置组成SOP系统(10)，所述条纹相机(9)的狭缝前放置多通道窄带滤光片(8)，利用SOP系统(10)诊断待测靶(2)自发辐射发光，采用条纹相机(9)记录实验图像；步骤2，在高功率激光装置上开展冲击波状态方程实验：高功率驱动激光(1)冲击待测靶(2)后，由所述的条纹相机记录待测靶的自发辐射强度计数C_T，步骤3，对所述步骤2中的冲击波状态方程实验中的SOP系统进行标定：将已知光谱辐射亮度的标准光源置于待测靶(2)的位置，使实验中的待测靶(2)与标准光源经过相同的光路系统和相同的多通道窄带滤光片(8)，由所述条纹相机(9)记录标准光源的辐射强度计数C_S，步骤4，计算待测靶自发辐射强度：根据普朗克公式得到待测靶的冲击温度其中，h、c、k分别为普朗克常数、真空光速与玻尔兹曼常数，ε为发射率，λ为多通道对应的波长，可知待测靶的自发辐射强度计数C_T的计算公式为：标准光源的辐射强度计数C_S的计算公式为：其中，下标S代表标准光源，下标T代表待测靶，C为单个像素的自发辐射强度计数，L(λ)为辐射强度，t为有效发光时间，η为常数，Φ(λ)为系统光谱响应函数，当在单像素内经历的波长范围不超过1nm，且标准光源的发光方式与冲击波热辐射发光方式相同，则光学传递函数相同，则Φ(λ)_T＝Φ(λ)_S，η_T＝η_S，将C_T的计算公式除以C_S的计算公式，可得由于标定与实验中记录数据时采用的均是条纹相机的动态扫描模式，所以每个像素点的有效发光时间均由给出，SM表示相机扫描档程，P表示档程所对应的像素个数，由于标定与实验过程中档程和像素均为确定的值，则认为t_S与t_T为常数，因此计算出L_T(λ)，多通道窄带滤光片对应多个通道，则得到多个L_T值；步骤5，多通道拟合冲击温度：由多个通道的辐射强度值建立辐射强度L_T与波长λ的关系，采用对其进行非线性拟合，冲击温度T与发射率ε为拟合参数，通过最小二乘法拟合得到冲击温度和发射率的值；所述多通道窄带滤光片(8)的厚度a不超过1mm，其长度、宽度的尺寸与条纹相机(9)狭缝的尺寸相匹配，所述多通道窄带滤光片(8)的窄带通道区位于多通道窄带滤光片(8)的中间位置，所述窄带通道区两边为无膜底片(11)，多个窄带通道依次等分地镀在多通道窄带滤光片上，每个通道的半宽小于20nm。