Главная страница 1
скачать файл

Д.А. МИХАЙЛОВ

Научный руководитель – А.П. КУЗНЕЦОВ, к.ф.-м.н., доцент


Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
измерение точностных характеристик
лазерных анемометров в экспериментах
по физике экстремального
состояния вещества

В работе представлен допплеровский измеритель скорости, созданный для измерений массовой скорости в физике экстремального состояния вещества. Для верификации и измерения точностных характеристик допплеровского анемометра создан лабораторный стенд. Проведенные измерения показали, что точность анемометра составляет 1% в диапазоне измеряемых скоростей 100-1000 м/с.
Исследование нестационарных физико-химических процессов и экстремальных состояний вещества при интенсивном импульсном воздействии является одной из наиболее актуальных фундаментальных задач физики высоких плотностей энергии. Регистрируя различными методами динамической диагностики количественные и качественные параметры структуры и эволюции волн сжатия и разрежения, можно определить свойства исследуемого вещества. Анализ полей давления и скорости при ударно-волновом нагружении релаксирующих сред дает основу для определения кинетических закономерностей процессов упругопластического деформирования, разрушения, химических и фазовых превращений.

В отличие от измерений давления, методы определения скорости вещества имеют первичный характер, так как не связаны с построением калибровочных зависимостей, поэтому от них следует ожидать более высокой точности. Из всех существующих на сегодняшний день методов непрерывной регистрации ударных профилей массовой скорости, таких как метод емкостного датчика, или магнитоэлектрический метод, наиболее универсальными являются бесконтактные дистанционные методы с использованием лазерного излучения. Так как при скорости движения отражающей поверхности ~ 100-1000 м/с доплеровский сдвиг частоты лазерного излучения видимого диапазона весьма мал (сдвиг длины волны зондирующего излучения ~ 10-4 – 10-3 нм), то для его измерения возникает возможность использования оптических схем подобных двухлучевым или многолучевым интерферометрам.

Наиболее распространёнными и активно развивающимися системами для проведения измерений массовой скорости являются: неравноплечные многоканальные интерферометры типа VISAR (Velocity Interferometer System for Any Reflector), появившиеся в начале 70-х, и претервшие множество модификаций [1-4] и интерферометры прямого преобразования оптических сигналов PDV (Photonic Doppler Velocimeter), начавшие своё развитие в 2006 году [5-6].

Закупка подобных систем из-за рубежа юридически невозможна, т.к. они относятся к системам «двойного назначения» [7]. В связи с этим в МИФИ был разработан аналогичный прибор.

Задача состояла в том, чтобы проверить его точность. Для этого был выбран физически непротиворечивый метод – измерение средней скорости по времени пролета между контрольными точками. Такая методика позволяет измерять среднюю скорость с точностью, ограниченной только быстродействием регистрирующей аппаратуры: фотодетекторов и цифрового осциллографа. В качестве тест – объекта была выбрана пневматическая винтовка ИЖ-61, обеспечивающая диапазон скоростей 100-150 м/с.

Серия экспериментов показала, что разработанный неравноплечный интерферометр обеспечивает высокую точность измерения скорости: погрешность не превышает 1%.

Измерительная система представляла собой систему уголковых отражателей, протяженностью 30 см, расположенных в виде линейной дискретной сетки с шагом 2 см. Временное разрешение измерительной системы составляло 2,5 нс и, таким образом, относительная погрешность измерения средней скорости составляла 1,5∙10-4.

Список литературы
1. L.M. Barker, R.E. Hollenbach. Shock-Wave Studies of PMMA, Fused Silica, and Sappfire // Journal of Applied Physics, Vol. 41, No. 10, September 1970. p. 4208-4225.

2. L.M. Barker, R.E. Hollenbach. Laser interferometer for measuring high velocities of any reflecting surface // Journal of Applied Physics, Vol. 43, No. 11, November 1972. p.4669-4675.

3. J.R. Asay, L.M. Barker. “Interferometric measurements of shock-induced internal particle velocity and spatial variations of particle velocity”// Journal of Applied Physics, Vol. 45, No. 6, June 1974. p. 2540-2546.

4. W.F. Hemsing, “Push Pull VISAR Modification”// Review of Scientific Instruments, Volume 50, 1979.

5. O.T. Strand, D.R. Goosman, C.Martinez. “Compact system for high-speed velocimetry using heterodyne techniques”// Review of Scientific Instruments, Volume 77, 2006.

6. B. J. Jensen, D. B. Holtkamp, P. A. Rigg. “Accuracy limits and window corrections for photon Doppler velocimetry”// Journal Of Applied Physics, Vol. 101, 12, January 2007.



7. United States Code, Charpter 12, Subcharpter IV, Part 1 (a)
скачать файл



Смотрите также:
В работе представлен допплеровский измеритель скорости, созданный для измерений массовой скорости в физике экстремального состояния вещества
28.89kb.
Синицын Вячеслав Федорович
70.54kb.
Курсовой работы: Преобразователь скорости движения ленты конвейера из прорезиненной ткани
320.49kb.
Структура плоской монохроматической волны в анизотропной среде
257.55kb.
Shurk faq "проверка на читера"
19.41kb.
Контрольная работа №3 Тема: «Законы сохранения в механике» 10 класс
16.17kb.
Мр является моделью вращающегося или прецессирующего магнитного момента элементарных частиц, ядер атомов, обладающих магнитным моментом
81.06kb.
Где на Земле бывают самые сильные ветры?
49.91kb.
А также зональной, меридиональной и вертикальной компонент скорости нейтрального ветра на уровнях тропосферы, стратосферы, мезосферы и нижней термосферы
12.96kb.
Государственная система обеспечения единства измерений масса нефти и нефтепродуктов общие требования к методикам выполнения измерений
433.28kb.
Инструкция по эксплуатации Портативный измеритель напряженности электростатического поля eos2001 это компактный и точный прибор для обнаружения и измерения электростатического потенциала. Его отличают
58.77kb.
Определение объема и плотности твердого тела и погрешностей их измерений
197.9kb.