Система интерферометра скорости для любого отражателя

Система интерферометра скорости для любого отражателя ( VISAR ) — это система измерения скорости с временным разрешением, которая использует лазерную интерферометрию для измерения поверхностной скорости твердых тел, движущихся с высокими скоростями. ^{[ 1 ]} Для твердых тел, испытывающих удар с высокой скоростью или взрывоопасные условия, VISAR строит график зависимости скорости свободной поверхности от времени, чтобы показать профиль ударной волны материала (см. Рисунок). VISAR — полезный инструмент для определения зависимости давления от плотности материала, известной как условия Рэнкина-Гюгонио или просто «Гюгонио».

В последние годы другой инструмент измерения скорости с временным разрешением, называемый лазерной доплеровской велоциметрией, приобрел популярность в сообществе физики ударных волн в качестве дополнения или замены VISAR. Это устройство по существу представляет собой интерферометр смещения обычного типа Майкельсона . По существу, для него требуются чрезвычайно быстрые устройства сбора данных (цифровые осциллографы с полосой пропускания 10 ГГц или выше) и ограничен диапазон скоростей, которые он может охватить. Когда поверхность движется, отраженный свет интерферирует сам с собой, и возникают и фиксируются синусоидальные «полосы» интенсивности света. Цикл интенсивности света или количество полос указывает на смещение поверхности, соответствующее одной длине волны света. Таким образом, скорость появления этих полос пропорциональна скорости поверхности. Чтобы получить историю скорости, данные о полосе (перемещении) необходимо дифференцировать по времени, обычно с помощью анализа Фурье . Эта дифференциация или шаг FA неизбежно снижает временное разрешение и точность истории скорости.

С другой стороны, VISAR настроен на «оптическое дифференцирование», так что изменение интенсивности света из-за интерференции изменяется синусоидально в зависимости от скорости поверхности, а не смещения. Также называемый «Интерферометром с задержкой», он остается лучшим и наиболее точным методом записи истории скорости быстро движущихся поверхностей.

Оригинальные VISAR были построены в Национальных лабораториях и имели лучи в свободном пространстве на оптических столах с дискретными оптическими компонентами, такими как светоделительные пленки, зеркала, четвертьволновые пластины задержки, стеклянные эталоны , высоковольтные фотоумножители, аргоновые ионные лазеры и скоро.

Современные версии, такие как Mark IV-3000 от Martin, Froeschner & Associates (mfaoptics.com), реализуют ту же оптическую схему полностью в одномодовом оптическом волокне со всеми полупроводниковыми телекоммуникационными компонентами, такими как фотодиоды InGaAs, усилители из легированного эрбием волокна (EDFA). и лазеры чрезвычайно высокой чистоты (ширина линии <2 кГц). Разрешение по скорости до 0,01 м/с было продемонстрировано при разрешении по времени <1 нс.

Ссылки

^ Баркер, LM (1972). «Лазерная интерферометрия в исследованиях ударных волн». Экспериментальная механика . 12 (5): 209–215. дои : 10.1007/BF02318100 . ISSN 0014-4851 . S2CID 123952730 .

Дальнейшее чтение

Мейерс, Марк Андре (1994). Динамическое поведение материалов ([Онлайн-издание]. Под ред.). Нью-Йорк [IA]: Уайли. ISBN 978-0471582625 .
Основы ВИЗАР

[Barker1972-1] Баркер, LM (1972). «Лазерная интерферометрия в исследованиях ударных волн». Экспериментальная механика . 12 (5): 209–215. дои : 10.1007/BF02318100 . ISSN 0014-4851 . S2CID 123952730 .

[ 1 ]