專利名稱：亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法
亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光學(xué)領(lǐng)域的測(cè)量裝置及測(cè)量方法，涉及一種亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法。
背景技術(shù)：
激光與材料的相互作用都首先是從材料對(duì)入射激光能量反射和吸收開(kāi)始的，材料對(duì)激光的初始反射特性與激光工作體制(連續(xù)、脈沖、重頻等)、激光波長(zhǎng)，以及材料種類、表面狀況、輻照環(huán)境等因素有關(guān)。在激光加工、表面清洗等作用過(guò)程中，通過(guò)各種耦合機(jī)制吸收激光能量的材料將產(chǎn)生熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)等響應(yīng)，材料的這些物理、化學(xué)等響應(yīng)導(dǎo)致其表面性質(zhì)發(fā)生變化，將反過(guò)來(lái)影響材料對(duì)激光能量的反射特性。可見(jiàn)，影響材料在激光輻照過(guò)程中反射率變化的因素很多，且時(shí)常是多種影響因素耦合在一起，故很難從理論的角度對(duì)其進(jìn)行定量描述，目前，主要依靠實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)材料激光輻照過(guò)程中反射率的變化情況進(jìn)行測(cè)量。因此，發(fā)展或改進(jìn)反射率實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置就成為激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域中較為重要的工作。
由于激光在軍事、民用領(lǐng)域有著廣泛的用途和廣闊的拓展前景，如激光焊接、激光清洗、激光切割等，因此，國(guó)、內(nèi)外一直都很重視材料激光反射率測(cè)量裝置及方法的建立及改進(jìn)，以滿足相關(guān)激光技術(shù)應(yīng)用的需求，如量熱計(jì)裝置、輻射計(jì)裝置及反射計(jì)裝置等。其中，積分球反射計(jì)和半橢球反射計(jì)是激光輻照材料過(guò)程中反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量較為常用的裝置，與密閉容器、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等器件相結(jié)合，可用于對(duì)不同組份氣體靜態(tài)環(huán)境、壓力、入射角度等多種激光加工實(shí)際條件下，材料在激光輻照過(guò)程中反射率的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
當(dāng)待測(cè)材料表面存在亞聲速氣流時(shí)，對(duì)激光加熱作用有冷卻作用，隨著激光加熱時(shí)間增加，氣流帶來(lái)的熱量損失隨著溫差增大而增大，這在定性上不難理解，但在如何定量測(cè)量氣流作用對(duì)激光加熱過(guò)程的影響，以及由于該影響導(dǎo)致的材料反射率參數(shù)的變化，仍然是測(cè)量材料在氣流作用下反射率參數(shù)所需要解決的問(wèn)題。
目前，從國(guó)內(nèi)外公開(kāi)報(bào)道的文獻(xiàn)來(lái)看，以建立或改進(jìn)適用于靜態(tài)環(huán)境下，材料激光反射率測(cè)量裝置或測(cè)試技術(shù)為主，尚未見(jiàn)到可進(jìn)行材料表面存在切向氣流時(shí)，激光輻照過(guò)程中材料反射率動(dòng)態(tài)變化測(cè)量裝置的相關(guān)報(bào)道，所謂切向氣流，即氣流方向平行于光滑材料表面方向。
為得到切向氣流條件 下的材料激光能量耦合系數(shù)，實(shí)現(xiàn)激光與材料相互過(guò)程中最優(yōu)激光參數(shù)的準(zhǔn)確預(yù)估，進(jìn)而減少激光加工成本及提高能源利用效率，亟需一種切向氣流條件下，激光輻照材料過(guò)程中對(duì)其表面反射率動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行測(cè)量的裝置。發(fā)明內(nèi)容
為獲取切向氣流條件下，激光與金屬材料相互作用過(guò)程中的能量耦合系數(shù)，本發(fā)明提供了一種亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法。
本發(fā)明所述亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括收集測(cè)量系統(tǒng)和試驗(yàn)段，所述試驗(yàn)段包括測(cè)試材料放置區(qū)； 其特征在于:還包括吹氣系統(tǒng)和半橢球反射計(jì)，所述測(cè)試材料放置區(qū)和收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口分別位于所述半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)處； 所述試驗(yàn)段還包括與吹氣系統(tǒng)連接的氣道，氣道包括氣道出氣口和氣道進(jìn)氣口，所述氣道的出氣方向平行于放置在測(cè)試材料放置區(qū)的測(cè)試材料外表面。
優(yōu)選的，所述吹氣系統(tǒng)包括順次相連的截止閥、減壓閥、球閥、節(jié)流閥、安全閥；所述安全閥的出口與試驗(yàn)段氣道進(jìn)氣口連接，所述截止閥的入口與外置氣源連接。
優(yōu)選的，所述吹氣系統(tǒng)至少具備如下特征之一: A.所述截止閥與減壓閥連接處還有第一壓力表； B.所述減壓閥和球閥連接處還有第二壓力表。
優(yōu)選的，所述氣道出氣口處有氣流整形區(qū)，所述氣流整形區(qū)內(nèi)徑均一，且小于氣道其他區(qū)域內(nèi)徑，所述氣流整形區(qū)的氣流通路緊貼所述測(cè)試材料放置區(qū)一側(cè)。
優(yōu)選的，所述試驗(yàn)段的測(cè)試材料放置區(qū)為敞開(kāi)式。
優(yōu)選的，所述試驗(yàn)段通過(guò)螺栓或卡槽方式固定連接在半橢球反射計(jì)的外殼上。
優(yōu)選的，所述收集測(cè)量裝置為積分球和設(shè)置在積分球探測(cè)口的光電探測(cè)管。
優(yōu)選的，所述試驗(yàn)段出氣口端面與半橢球反射計(jì)內(nèi)壁平滑連接且內(nèi)壁表面持平。
亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，基于如上所述任一項(xiàng)所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括如下步驟: 101.將待測(cè)測(cè)試材料放置在測(cè)試材料放置區(qū)上，打開(kāi)吹氣裝置，在測(cè)試材料外表面形成穩(wěn)定的切向氣流，所述測(cè)試材料外表面無(wú)突起無(wú)凹陷； 102.將加熱激光束和探測(cè)激光束對(duì)準(zhǔn)第一焦點(diǎn)入射在測(cè)試材料表面； 103.利用收集測(cè)量裝置收集第二焦點(diǎn)處匯聚的激光并測(cè)量。
優(yōu)選的，所述步驟101中形成的切向氣流為亞聲速。
優(yōu)選的，所述步驟102中加熱激光束11和探測(cè)激光束12的入射角度不同。
采用本發(fā)明所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法，可獲取切向氣流條件下激光與金屬材料相互作用過(guò)程中材料反射率的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)曲線，該裝置可方便、快捷地更換氣源和試驗(yàn)段類型，實(shí)現(xiàn)在不同氣流組份和不同氣流速度下，材料與激光相互作用過(guò)程中反射率變化的動(dòng)態(tài)測(cè)量，獲得材料激光能量耦合系數(shù)，可為激光切割、激光清洗等激光加工過(guò)程中優(yōu)化激 光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。


圖1示出本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的主示圖； 圖2示出本發(fā)明一種具體實(shí)施方式
的側(cè)視圖； 圖3示出本發(fā)明所述吹氣系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
各部件連接關(guān)系圖； 圖4示出本發(fā)明的一種工作方式示意圖； 各圖中附圖標(biāo)記名稱為:1.試驗(yàn)段2.半橢球反射計(jì)3.氣道進(jìn)氣口 4.氣道出氣口5.氣流整形區(qū)6.測(cè)試材料放置區(qū)7.第一焦點(diǎn)8.激光入射口 9.第二焦點(diǎn)11.加熱激光束12.探測(cè)激光束21.截止閥22.減壓閥23.球閥24.節(jié)流閥25.安全閥27.第一壓力表28.第二壓力表29.氣源。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
當(dāng)材料表面存在較高速切向氣流時(shí)，可影響材料對(duì)激光能量的吸收效率，改變激光加熱效應(yīng)。本發(fā)明應(yīng)用于材料測(cè)量領(lǐng)域，用于測(cè)量金屬或其它材料對(duì)激光的反射率，特別是在待測(cè)材料表面存在切向氣流條件下的反射率。
如圖1至2所示，本發(fā)明所述亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括收集測(cè)量系統(tǒng)和試驗(yàn)段I，所述試驗(yàn)段包括測(cè)試材料放置區(qū)6，還包括吹氣系統(tǒng)和半橢球反射計(jì)2，所述測(cè)試材料放置區(qū)6和收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口分別位于所述半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)7和第二焦點(diǎn)8處；所述試驗(yàn)段還包括與吹氣系統(tǒng)連接的氣道，氣道包括氣道出氣口 4和氣道進(jìn)氣口 3，所述氣道的出氣方向平行于放置在測(cè)試材料放置區(qū)6的測(cè)試材料外表面。
半橢球反射計(jì)是本領(lǐng)域內(nèi)常用的一種反射率測(cè)量裝置，半橢球反射計(jì)的內(nèi)壁表面處于鏡面狀態(tài)，根據(jù)橢圓體構(gòu)造和橢圓的光學(xué)性質(zhì)，利用半橢球反射計(jì)存在的兩個(gè)焦點(diǎn)，在半橢球的一個(gè)焦點(diǎn)放置光源，可以在另一個(gè)焦點(diǎn)收集經(jīng)過(guò)反射后的反射光。
將表面光滑，無(wú)凸臺(tái)凹陷的測(cè)試材料放置在所述試驗(yàn)段的測(cè)試材料放置區(qū)，試驗(yàn)段的氣道出口的出氣方向平行于放置在測(cè)試材料外表面，試驗(yàn)段氣道入口與吹氣系統(tǒng)連接，開(kāi)始測(cè)量之前，先打開(kāi)吹氣系統(tǒng)，吹氣系統(tǒng)的氣流經(jīng)過(guò)試驗(yàn)段氣道的整流之后，從氣道出口噴出平行于測(cè)試材料外表面方向的均勻氣流。
待形成穩(wěn)定均勻的切向氣流后，將探測(cè)激光對(duì)準(zhǔn)位于半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)處的測(cè)試材料入射，測(cè)試材料外表面即為測(cè)試材料的激光輻照面，測(cè)試材料表面的反射光經(jīng)半橢球反射計(jì)內(nèi)壁反射后，匯聚到第二焦點(diǎn)8，被位于第二焦點(diǎn)8的收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口收集，并完成對(duì)收集 的反射率相關(guān)信息的測(cè)量。
吹氣系統(tǒng)用于產(chǎn)生均勻氣流從試驗(yàn)段吹入，并可調(diào)整氣流種類和氣流流量，具體的，本發(fā)明所述吹氣系統(tǒng)包括順次相連的截止閥21、減壓閥22、球閥23、節(jié)流閥24、安全閥25 ;所述安全閥25的出口與試驗(yàn)段I氣道進(jìn)氣口 3連接，所述截止閥21的入口與外置氣源29連接。
所謂順次相連，即如圖3所示，截止閥的入口連接外置氣源，出口連接減壓閥的入口，減壓閥的出口連接后續(xù)的球閥的入口，球閥出口連接節(jié)流閥入口，節(jié)流閥出口連接安全閥入口，安全閥與試驗(yàn)段氣道的進(jìn)氣口連接。其中截止閥用于連通和切斷氣源；減壓閥用于降低氣源壓力至管路工作壓力；球閥用于實(shí)驗(yàn)結(jié)束后迅速截?cái)鄽饬鳎鹨欢ūＷo(hù)作用 ’節(jié)流閥可調(diào)節(jié)吹氣裝置流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)穩(wěn)定段氣流總壓，安全閥用于確保管路運(yùn)行安全。
在上述吹氣系統(tǒng)中，為使吹氣系統(tǒng)更好的工作，可以在截止閥和減壓閥的連接處設(shè)置第一壓力表27，用于監(jiān)測(cè)外置氣源的輸出氣壓，還可以在減壓閥和球閥連接處設(shè)置第二壓力表28，用于監(jiān)測(cè)管路工作壓力，為調(diào)節(jié)工作壓力提供參考。第一壓力表27和第二壓力表28可以單獨(dú)使用，也可以一起使用。
通過(guò)更換與截止閥連接的外置氣源29，可以實(shí)現(xiàn)切向氣流氣體種類的迅速更換，例如可以使用氮?dú)?、惰性氣體等作為氣源29進(jìn)行吹氣測(cè)量測(cè)試材料的對(duì)應(yīng)反射率。
本發(fā)明所述試驗(yàn)段用于將吹氣系統(tǒng)送出的氣流整形為具有穩(wěn)定速度和方向均一的切向氣流，試驗(yàn)段具有氣道和氣道進(jìn)氣口及氣道出氣口，試驗(yàn)段具有測(cè)試材料放置區(qū)以放置測(cè)試材料，并使試驗(yàn)段送出的切向氣流從氣道出氣口以平行于測(cè)試材料外表面的方向送出，氣道出氣口可以設(shè)置在測(cè)試材料放置區(qū)鄰近處。所述測(cè)試材料放置區(qū)與氣道出氣口側(cè)壁最好具備一定高度差，該高度差為測(cè)試材料厚度，使測(cè)試材料放置好后，測(cè)試材料外表面與氣道出氣口側(cè)壁處于同一平面，達(dá)到最佳測(cè)試環(huán)境。
為在測(cè)試材料表面形成均勻穩(wěn)定的亞聲速切向氣流，如圖2所示，本發(fā)明所述試驗(yàn)段優(yōu)選的具備如下特征:所述氣道出氣口 3處有氣流整形區(qū)5，所述氣流整形區(qū)5內(nèi)徑均一，且均小于氣道其他區(qū)域內(nèi)徑，所述氣流整形區(qū)的氣流通路緊貼所述測(cè)試材料放置區(qū)一偵U。通過(guò)上述對(duì)氣道整形區(qū)的內(nèi)徑收收縮，并調(diào)節(jié)吹氣系統(tǒng)送出氣流的總壓，可以使氣道出氣口處形成均勻穩(wěn)定的亞聲速切向氣流，實(shí)現(xiàn)在亞聲速切向氣流條件下測(cè)量測(cè)試材料的激光反射率。優(yōu)選的，如圖2所示，試驗(yàn)段出氣口端面與半橢球反射計(jì)內(nèi)壁平滑連接且內(nèi)壁表面持平，其目的是保證測(cè)試材料表面反射的探測(cè)激光可全部反射到第二個(gè)焦點(diǎn)處。
所述試驗(yàn)段的測(cè)試材料放置區(qū)優(yōu)選為敞開(kāi)式設(shè)計(jì)，即測(cè)試材料放置區(qū)不再需要用于氣流整形的管道側(cè)壁，與封閉式試驗(yàn)段相比，敞開(kāi)式試驗(yàn)段是以穩(wěn)定的大氣環(huán)境壓力做為試驗(yàn)段靜壓，根據(jù)總靜壓公式并指定馬赫數(shù)即可得到滿足敞開(kāi)式試驗(yàn)段運(yùn)行的穩(wěn)定段總壓。另外，與封閉式試驗(yàn)段相比，敞開(kāi)式試驗(yàn)段操作空間大大，便于測(cè)試樣品的安裝。
所述試驗(yàn)段通過(guò)螺栓或卡槽方式固定連接在半橢球反射計(jì)的外殼上，方便快速拆卸安裝。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述收集測(cè)量裝置為積分球和設(shè)置在積分球探測(cè)口的光電探測(cè)器。積分球的進(jìn)光口作為所述收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口設(shè)置在半橢球反射計(jì)的第二焦點(diǎn)處，通過(guò)進(jìn)光口進(jìn)入積分球內(nèi)部的激光束，經(jīng)過(guò)其內(nèi)壁涂覆具有高反射系數(shù)的涂層多次無(wú)規(guī)則漫反射，使其內(nèi)壁各處具有相等的光照度，布設(shè)在探測(cè)口處的光電探測(cè)器，將測(cè)量到進(jìn)入積分球內(nèi)部激光束功率的變化情況。
本發(fā)明專利所述亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置中，來(lái)自樣品材料表面反射的激光束將進(jìn)入積分球內(nèi)部被收集，通過(guò)光電探測(cè)器測(cè)量其功率變化數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算便可獲得反射率的動(dòng)態(tài)變化曲線，最終實(shí)現(xiàn)與探測(cè)激光波長(zhǎng)相同的激光束輻照切向氣流條件下金屬材料 反射率變化的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
切向氣流下激光輻照金屬材料反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，基于上述亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置基本實(shí)現(xiàn)方式及各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，包括如下步驟: 101.將待測(cè)測(cè)試材料放置在測(cè)試材料放置區(qū)6上，打開(kāi)吹氣裝置，在測(cè)試材料外表面形成穩(wěn)定的切向氣流，所述測(cè)試材料外表面無(wú)突起無(wú)凹陷； 102.將加熱激光束11和探測(cè)激光束12對(duì)準(zhǔn)第一焦點(diǎn)7入射在測(cè)試材料表面； 103.利用收集測(cè)量裝置收集第二焦點(diǎn)8處匯聚的激光并測(cè)量。
測(cè)量開(kāi)始前，確定測(cè)試材料放置區(qū)和收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口分別位于半橢球反射計(jì)2的第一焦點(diǎn)7和第二焦點(diǎn)8處，使吹氣裝置工作，調(diào)節(jié)氣流參數(shù)使測(cè)試材料外表面形成穩(wěn)定的切向氣流，隨后從半橢球反射計(jì)的激光入射口 8處射入加熱激光束11和探測(cè)激光束12，入射方向?qū)?zhǔn)位于測(cè)試材料上半橢球反射計(jì)第一焦點(diǎn)7，加熱激光束11功率較大，用于對(duì)測(cè)試材料進(jìn)行加熱，探測(cè)激光束12功率遠(yuǎn)小于加熱激光束11，探測(cè)激光束12入射在測(cè)試材料外表面上的半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)后，測(cè)試材料表面的反射光經(jīng)半橢球反射計(jì)內(nèi)壁反射后，匯聚在半橢球反射計(jì)2的第二焦點(diǎn)8，所述收集測(cè)量裝置位于第二焦點(diǎn)8的測(cè)量口收集匯聚在第二焦點(diǎn)處的探測(cè)激光束并測(cè)量，通過(guò)計(jì)算得出測(cè)試材料的反射率參數(shù)。
加熱激光束和探測(cè)激光束的入射角度最好不同，以避免兩束激光光路中光學(xué)元件空間位置的相互干擾。加熱激光束和探測(cè)激光束的波長(zhǎng)頻率可以相同，也可以不同。步驟101中所述的切向氣流流速可以設(shè)置為亞聲速，以測(cè)量亞聲速條件下的測(cè)試材料激光反射率參數(shù)。
通過(guò)調(diào)節(jié)吹氣裝置中氣流控制組件實(shí)施氣流流量控制，即可實(shí)現(xiàn)所關(guān)心切向氣流速度條件下，激光與材料相互作用過(guò)程中反射率的動(dòng)態(tài)測(cè)量。
采用本發(fā)明所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法，可獲取切向氣流條件下激光與金屬材料相互作用過(guò)程中材料反射率的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)曲線，該裝置可方便、快捷地更換氣源和試驗(yàn)段類型，實(shí)現(xiàn)在不同氣流組份和不同氣流速度下，材料與激光相互作用過(guò)程中反射率變化的動(dòng)態(tài)測(cè)量，獲得材料激光能量耦合系數(shù)，可為激光切割、激光清洗等激光加工過(guò)程中優(yōu)化激光參數(shù)提供依據(jù)，達(dá)到提高激光能量利用效率、降低加工成本等經(jīng)濟(jì)利益。
前文所述的為本發(fā)明的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中的優(yōu)選實(shí)施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實(shí)施方式為前提，各個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式都可以任意疊加組合使用，所述實(shí)施例以及實(shí)施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗(yàn)證過(guò)程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍仍然以其權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)及附 圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括收集測(cè)量系統(tǒng)和試驗(yàn)段(1)，所述試驗(yàn)段(I)包括測(cè)試材料放置區(qū)(6)； 其特征在于:還包括吹氣系統(tǒng)和半橢球反射計(jì)(2)，所述測(cè)試材料放置區(qū)和收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口分別位于所述半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)(8)和第二焦點(diǎn)(9)處； 所述試驗(yàn)段還包括與吹氣系統(tǒng)連接的氣道，氣道包括氣道出氣口(4)和氣道進(jìn)氣口(3)，所述氣道的出氣方向平行于放置在測(cè)試材料放置區(qū)(6)的測(cè)試材料外表面。
2.如權(quán)利要求1所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述吹氣系統(tǒng)包括順次相連的截止閥(21)、減壓閥(22)、球閥(23)、節(jié)流閥(24)、安全閥(25 );所述安全閥(25 )的出口與試驗(yàn)段氣道進(jìn)氣口( 3 )連接，所述截止閥(21)的入口與外置氣源(29)連接。
3.如權(quán)利要求2所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述吹氣系統(tǒng)至少具備如下特征之一: A.所述截止閥與減壓閥連接處還有第一壓力表(27); B.所述減壓閥和球閥連接處還有第二壓力表(28)。
4.如權(quán)利要求1所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述氣道出氣口(4)處有氣流整形區(qū)(5)，所述氣流整形區(qū)內(nèi)徑均一，且小于氣道其他區(qū)域內(nèi)徑，所述氣流整形區(qū)的氣流通路緊貼所述測(cè)試材料放置區(qū)一側(cè)。
5.如權(quán)利要求1所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)段的測(cè)試材料放置區(qū)(6)為敞開(kāi)式。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)段(I)通過(guò)螺栓或卡槽方式固定連接在半橢球反射計(jì)(2)的外殼上。
7.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述收 集測(cè)量裝置為積分球和設(shè)置在積分球探測(cè)口的光電探測(cè)管。
8.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，其特征在于:所述試驗(yàn)段出氣口端面與半橢球反射計(jì)內(nèi)壁平滑連接且與內(nèi)壁表面持平。
9.亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，基于權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括如下步驟: 101.將待測(cè)測(cè)試材料放置在測(cè)試材料放置區(qū)(6)上，打開(kāi)吹氣裝置，在測(cè)試材料外表面形成穩(wěn)定的切向氣流，所述測(cè)試材料外表面無(wú)突起無(wú)凹陷； 102.將加熱激光束(11)和探測(cè)激光束(12)對(duì)準(zhǔn)第一焦點(diǎn)(7)入射在測(cè)試材料表面； 103.利用收集測(cè)量裝置收集第二焦點(diǎn)(8)處匯聚的激光并測(cè)量。
10.如權(quán)利要求9所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟101中形成的切向氣流為亞聲速。
全文摘要
亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置，包括收集測(cè)量系統(tǒng)和試驗(yàn)段，所述試驗(yàn)段包括測(cè)試材料放置區(qū)，還包括吹氣系統(tǒng)和半橢球反射計(jì)，所述測(cè)試材料放置區(qū)和收集測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量口分別位于所述半橢球反射計(jì)的第一焦點(diǎn)和第二焦點(diǎn)處；所述試驗(yàn)段還包括與吹氣系統(tǒng)連接的氣道，氣道包括氣道出氣口和氣道進(jìn)氣口，所述氣道的出氣方向平行于放置在測(cè)試材料放置區(qū)的測(cè)試材料外表面。本發(fā)明還提供一種基于上述裝置的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量方法。采用本發(fā)明所述的亞聲速切向氣流下材料激光反射率動(dòng)態(tài)測(cè)量裝置及方法，可獲取切向氣流條件下激光與金屬材料相互作用過(guò)程中材料反射率的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)曲線。
文檔編號(hào)G01N21/47GK103234941SQ201310133788
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者張永強(qiáng), 譚福利, 趙劍衡, 張黎, 陶彥輝, 任澤斌, 秦紅崗 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院流體物理研究所