微弱激光功率能量校准技术发展与现状CSCD

功率和能量是微弱激光的两个基本参数,激光功率和能量测量一直是微弱激光参数计量中最基础的研究工作。文章总结了美国标准技术研究院(NIST)、英国国家物理实验室(NPL)以及中国国家计量院(NIM)在微弱激光功率能量计量方面的技术现状,重点介绍了国防科技工业光学计量一级站在微弱激光功率能量计量方面已具备的条件,详细说明了所采用的测量原理以及所达到的测量范围和测量不确定度等技术指标。提出了微弱激光功率和能量计量的发展趋势和发展方向。     

OH和CH2O平面激光诱导荧光同时成像火焰结构

OH和CH₂O平面激光诱导荧光（PLIF)同时成像技术在研究火焰结构和燃烧反应中间产物二维分布等方面能够发挥重要作用。OH的分布被用来表征火焰反应区的结构，而CH₂O的分布则被用来显示火焰预热区的分布。利用OH和CH₂O PLIF同时成像技术研究了甲烷/空气部分预混火焰的结构。从实验系统、光路调节、时序同步、OH A-X（1，0)扫谱、数据采集和处理等方面讨论了PLIF同时成像技术的实验方法。实验结果表明，OH和CH₂O PLIF同时成像能够分别呈现甲烷/空气部分预混火焰反应区和预热区不同形状的瞬时结构；由于反应区在相邻位置的结合，在火焰中能够局部生成新的分裂的预热区。     

基于双目视觉的钣金件边缘检测技术研究与系统开发

针对钣金类零件边缘的快速精确检测需求,设计并开发了一套基于双目视觉的钣金件边缘检测原型系统(SMEIS)。手持式测量装置围绕表面贴有圆形标记点的被测钣金件边缘连续移动,同时测量装置中的线激光发射器向钣金件边缘投射激光条纹,双目相机实时获取同步图像并传输至计算机;系统软件通过并行处理模式实时对输入图像中的激光条纹中心点进行增量式三维重建,实现对钣金类零件边缘的高效检测。阐述了系统的工作流程和软、硬件结构,并对其中的硬件结构布局、激光条纹中心点实时提取以及三维测点实时拼接等关键技术作了详细讨论。对实际钣金零件边缘的现场检测试验结果表明,SMEIS系统的检测速度大于30fps,且获得的点云数据质量良好。对1mm厚度的平面侧壁检测试验表明,SMEIS系统的平均检测误差约为0.04mm,标准差约为0.03mm。     

激光空化气泡溃灭对SAP弹性小球的作用

空化气泡溃灭时对附近弹性小球的作用研究具有重要的学术价值和实际意义。采用实验方法研究了超吸水聚合物(SAP)弹性小球附近激光空化气泡的膨胀和溃灭过程,利用扩束-聚焦后的激光在去离子水中产生单个空化气泡,通过精密位移平台精确控制空化气泡发生位置,采用高速相机获取气泡膨胀和溃灭以及弹性小球的动态变形过程,进而基于弹性小球的变形,采用数值方法获得作用在弹性小球上的挤压作用力。研究发现,弹性小球附近空化气泡存在多次膨胀和溃灭现象,其中一次膨胀和溃灭持续时间最长,对弹性小球的挤压和拉扯作用最明显。在气泡膨胀阶段,弹性小球受到膨胀气泡的面挤压所用;在气泡溃灭阶段,弹性小球受到溃灭气泡的点拉扯作用。相关研究结果对于探究超声靶向微泡破坏技术中细胞膜的通透性增加机理等现象有较好的参考作用。     

掺杂对甘油激光烧蚀冲量耦合特性的影响

为了研究激光推进技术中液体工质的最优掺杂浓度,进行了激光烧蚀掺杂甘油液体工质的冲量耦合特性实验研究。实验中采用10ns脉宽的Nd:YAG激光器烧蚀粘性液体甘油,在甘油中混合了不同浓度的纳米碳粉作为掺杂剂,以提高对激光能量的吸收。运用阴影测量法观测了激光烧蚀羽流的喷射过程,对不同掺杂浓度甘油的烧蚀产物、等离子体膨胀、激波传播、飞溅现象进行了对比分析;运用激光干涉扭摆法测量了烧蚀冲量,并分析了掺杂浓度对冲量耦合系数的影响。实验结果表明,掺碳后甘油的喷射行为、激波速度和冲量都发生了改变,而且掺碳后甘油的冲量耦合系数和比冲有了显著提高。综合分析得到1%浓度碳粉是甘油的最优掺杂浓度,此时冲量耦合系数从无掺杂时的67 m N·s/J提高到1250m N·s/J。     

基于CARS的高温燃气温度测量技术

介绍了CARS温度测量的基本原理、国外在该技术方面的研究进展以及国内各机构在CARS方面的研究情况,分析了各技术分支的优缺点,希望能够在国防科技领域的高温燃气温度测量中较好地发展与应用这项技术,以解决高温测量的难题。     

用于单轴旋转惯导系统的非接触信号传输技术

针对旋转惯导系统内使用的导电滑环具有寿命低、可靠性差、传输信号带宽窄的缺点,设计了一种基于激光通信的非接触信号传输装置,用于代替导电滑环传输电信号,可大大提高使用寿命、传输信号精度、可靠性和带宽。文中详细介绍了装置的设计原理、技术实现及验证,该装置具有RS232、RS422、CAN、TTL等多种输入输出接口,可满足大部分惯导系统信号传输要求,有效传输距离为20~80mm,经过各个环节的精密设计,可保证10~(-7)量级的传输精度,通过各种测试充分验证了该装置代替导电滑环传输电信号的可行性,为提高旋转惯导的可靠性奠定基础。     

激光能量沉积降低钝头体驻点压力机制分析

针对高超声速飞行器表面驻点压力较高的问题,在马赫数5的来流条件下,分别采用单脉冲和高重频激光能量注入的方式控制弓形激波。将数值模拟结果与高时空分辨率纹影照片以及驻点压力测量结果相对比,分析了单脉冲激光能量与高超声速流场弓形激波的相互作用过程,结果表明透镜效应是激光能量沉积降低钝头体驻点压力的原因。单脉冲激光能量产生的低压区不能维持,降低驻点压力效率低,因此高重频是更有效的激光能量注入方式。优化了频率为80kHz、功率为自由流焓流6.6%的激光能量沉积位置,计算结果表明当沉积位置与钝头体表面的距离等于钝头体直径的1.5倍时,驻点压力降低了40%。在优化位置提高沉积能量大小至36.9%,可将驻点压力和热流分别降低83.3%和56.9%。     

亚声速来流对吸气式纳秒激光推进性能的影响

针对亚声速来流条件下吸气式纳秒激光推进的机理,通过Fluent流体仿真软件,数值模拟不同来流马赫数条件下推进器内外流场的演化过程,分析来流速度对推进性能的影响。结果表明:低速条件下,空气来流强度小,对推进器和激光冲击波的影响较小,冲击波近似自由向外传播,与推进器作用较为充分,使得冲量耦合系数较高;随着亚声速来流的增大,自由空气来流强度增大,推进器所受阻力增大,并抑制冲击波自由传播,加速冲击波耗散,缩短冲击波的有效做功时间,导致冲量耦合系数快速下降。