本說明書實(shí)施例涉及飛片測速，特別涉及用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、激光驅(qū)動飛片技術(shù)是用高功率脈沖激光束輻照在沉積于基底材料的金屬薄膜上，金屬膜吸收入射的激光束能量后發(fā)生燒蝕、汽化，形成微型燒蝕腔，并在其內(nèi)表面產(chǎn)生高溫高壓等離子體化，形成微型燒蝕腔，并在其內(nèi)表面產(chǎn)生高溫高壓等離子體，等離子體繼續(xù)吸收激光束能量發(fā)生膨脹，最終將剩余未蒸發(fā)薄膜驅(qū)動出去，形成飛片。激光驅(qū)動飛片技術(shù)經(jīng)過二十多年的發(fā)展，已經(jīng)被成功應(yīng)用于材料物態(tài)方程研究、高應(yīng)變率下材料動態(tài)響應(yīng)特性研究、炸藥引爆技術(shù)研究以及空間碎片模擬等領(lǐng)域。

2、當(dāng)前廣泛應(yīng)用的測速方法是通過在飛片飛行路徑上布設(shè)兩道激光以及光敏傳感器，飛片穿過兩個光幕會遮擋光幕導(dǎo)致光敏傳感器信號輸出變化，通過兩個傳感器信號變化的時間以及傳感器間距離來計(jì)算獲得飛片速度。

3、該方法需要準(zhǔn)確調(diào)整激光光幕、飛片路徑和光敏傳感器位置，使得飛片能夠有效遮擋，飛片大小形狀對遮擋效果及信號強(qiáng)度有很大影響。且信號在示波器上讀出為一條波動曲線，需要人工選擇讀取曲線極值。綜上，該方法操作復(fù)雜，調(diào)試難度大，且數(shù)據(jù)讀取嚴(yán)重依賴個人經(jīng)驗(yàn)，飛片速度測量不夠準(zhǔn)確。

4、由于飛片尺寸非常小，對激光遮擋效果也小，若激光太粗，光敏傳感器信號變化不明顯；若激光太細(xì)，對飛片和光敏傳感器位置精度調(diào)試要求高。且光敏傳感器讀數(shù)還容易受激光驅(qū)動過程中等離子等因素影響導(dǎo)致信號異常波動。

5、由此，亟需一種更好的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本說明書實(shí)施例提供了用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)。以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷。

2、根據(jù)本說明書實(shí)施例的第一方面，提供了一種用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，包括：驅(qū)動激光器、照明激光和高速相機(jī)；

3、驅(qū)動激光器用于發(fā)射驅(qū)動激光，通過驅(qū)動激光產(chǎn)生飛片；

4、照明激光用于產(chǎn)生光幕；其中，光幕覆蓋飛片的飛行路徑；

5、高速相機(jī)用于拍攝光幕覆蓋范圍內(nèi)的至少兩張飛片照片，并將至少兩張飛片照片發(fā)送至上位機(jī)；

6、上位機(jī)基于至少兩張飛片照片確定飛片速度信息。

7、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括飛片靶；

8、相應(yīng)的，通過驅(qū)動激光產(chǎn)生飛片，包括：

9、通過驅(qū)動激光照射飛片靶，產(chǎn)生飛片；其中，飛片靶為金屬薄膜。

10、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括光束控制透鏡；

11、光束控制透鏡用于放大照明激光產(chǎn)生光幕。

12、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括濾光片；

13、濾光片用于濾除射入高速相機(jī)的其他光線；其中，其他光線為除照明激光以外的光線。

14、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括信號觸發(fā)器；

15、信號觸發(fā)器用于控制驅(qū)動激光器發(fā)射驅(qū)動激光，并在驅(qū)動激光器發(fā)射驅(qū)動激光之后的目標(biāo)時刻，控制高速相機(jī)拍攝光幕覆蓋范圍內(nèi)的至少兩張飛片照片。

16、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在基于至少兩張飛片照片確定飛片速度信息之前，還包括：

17、確定飛片預(yù)估速度；

18、基于飛片預(yù)估速度確定高速相機(jī)的視場寬度和拍攝頻率。

19、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于飛片預(yù)測速度確定高速相機(jī)的視場寬度和拍攝頻率，包括：

20、

21、其中，l表征視場寬度，n表征拍攝頻率，v表征飛片預(yù)估速度。

22、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，基于至少兩張飛片照片確定飛片速度信息，包括：

23、基于至少兩張飛片照片確定飛片間距；

24、基于飛片間距和拍攝頻率確定飛片速度信息。

25、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，照明激光的波長為532nm。

26、在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，飛片預(yù)估速度為3km/s-15km/s。

27、本說明書實(shí)施例提供用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其中用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)包括：驅(qū)動激光器、照明激光和高速相機(jī)；驅(qū)動激光器用于發(fā)射驅(qū)動激光，通過驅(qū)動激光產(chǎn)生飛片；照明激光用于產(chǎn)生光幕；其中，光幕覆蓋飛片的飛行路徑；高速相機(jī)用于拍攝光幕覆蓋范圍內(nèi)的至少兩張飛片照片，并將至少兩張飛片照片發(fā)送至上位機(jī)；上位機(jī)基于至少兩張飛片照片確定飛片速度信息。通過一臺高速攝影設(shè)備配合連續(xù)激光照明設(shè)備對飛片發(fā)射過程進(jìn)行拍攝，拍攝時序通過觸發(fā)系統(tǒng)控制，利用不同圖像中飛片的位置變化實(shí)現(xiàn)速度的準(zhǔn)確測量，由此提高了飛片速度測量的準(zhǔn)確度。

技術(shù)特征：

1.一種用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，包括：驅(qū)動激光器、照明激光和高速相機(jī)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，還包括飛片靶；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，還包括光束控制透鏡；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，還包括濾光片；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，還包括信號觸發(fā)器；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，在所述基于所述至少兩張飛片照片確定飛片速度信息之前，還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，所述基于所述飛片預(yù)測速度確定所述高速相機(jī)的視場寬度和拍攝頻率，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，所述基于所述至少兩張飛片照片確定飛片速度信息，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，所述照明激光的波長為532nm。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其特征在于，所述飛片預(yù)估速度為3km/s-15km/s。

技術(shù)總結(jié)
本說明書實(shí)施例提供用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)，其中用于激光驅(qū)動飛片的測速系統(tǒng)包括：驅(qū)動激光器、照明激光和高速相機(jī)；驅(qū)動激光器用于發(fā)射驅(qū)動激光，通過驅(qū)動激光產(chǎn)生飛片；照明激光用于產(chǎn)生光幕；其中，光幕覆蓋飛片的飛行路徑；高速相機(jī)用于拍攝光幕覆蓋范圍內(nèi)的至少兩張飛片照片，并將至少兩張飛片照片發(fā)送至上位機(jī)；上位機(jī)基于至少兩張飛片照片確定飛片速度信息。通過一臺高速攝影設(shè)備配合連續(xù)激光照明設(shè)備對飛片發(fā)射過程進(jìn)行拍攝，拍攝時序通過觸發(fā)系統(tǒng)控制，利用不同圖像中飛片的位置變化實(shí)現(xiàn)速度的準(zhǔn)確測量，由此提高了飛片速度測量的準(zhǔn)確度。

技術(shù)研發(fā)人員：陳川,武強(qiáng),宋光明,任思遠(yuǎn),張品亮,龔自正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8