本發(fā)明涉及一種材料參數(shù)測量方法，具體涉及一種透明材料參數(shù)測量方法及測量系統(tǒng)。

背景技術：

1、輕氣炮加載下的平板沖擊實驗是研究材料在高沖擊壓力、高應變率下的動力學性能及破壞行為的主要實驗手段之一，該類高壓和高應變率狀態(tài)下材料動力學行為的實驗測試，可通過接觸式或非接觸式的測量方法進行。

2、接觸式測量是通過在樣品內部埋植錳銅計或其它薄膜式壓力傳感器，通過壓力傳感器測量材料內部的應力歷程；或者采用電磁粒子速度計測量材料內部粒子的運動速度。該類測量方法僅可測得某個單一參數(shù)，且在測量時會破壞樣品的內部結構，整體測試效率較低。

3、為解決上述問題，目前多采用非接觸式測量方法，非接觸式測量一般通過visar(激光速度干涉儀)或pdv(光子多普勒測速儀)測量材料自由面粒子的速度歷程，進而獲取材料的hugoniot彈性極限，為材料在高速沖擊領域的應用提供數(shù)據(jù)支撐。該類測量方法測量材料自由面粒子速度的效率相對較高，但是容易受到被沖擊壓縮后材料內部運動信號和材料表面反射光的干擾，信號干擾較大，信噪比較低，導致最終的測量結果難以分析。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種透明材料參數(shù)測量方法及測量系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的非接觸式測量方法信號干擾較大，信噪比較低等技術問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術解決方案如下：

3、一種透明材料參數(shù)測量方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

4、步驟1、準備待測樣品；所述待測樣品為透明材質且呈圓柱體狀，定義待測樣品的兩個底面分別為迎彈面和非迎彈面；

5、步驟2、在待測樣品的迎彈面和非迎彈面上分別劃分鍍膜區(qū)域，兩面的鍍膜區(qū)域錯位設置，且二者之間留有貫通待測樣品軸向的透明區(qū)域，之后在每個鍍膜區(qū)域內分別鍍一層金屬反光膜；

6、步驟3、在非迎彈面的鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處、非迎彈面的非鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處，以及透明區(qū)域的非迎彈面一端分別布設至少一個pdv探頭；所述非鍍膜區(qū)域是指非迎彈面上避開透明區(qū)域和鍍膜區(qū)域且與迎彈面的鍍膜區(qū)域相對應處；

7、步驟4、通過輕氣炮平板沖擊實驗裝置由迎彈面沿軸向撞擊待測樣品，并由各個pdv探頭分別獲取對應位置處的粒子速度信號，以及飛片的速度信號，進而計算得到待測樣品的平面度以及波速。

8、進一步地，步驟2具體為：

9、2.1、在待測樣品的迎彈面和非迎彈面上分別劃分鍍膜區(qū)域，所述迎彈面和非迎彈面上的鍍膜區(qū)域分別是夾角為180°的扇形區(qū)域，兩個扇形區(qū)域的弧邊沿徑向對稱設置，且分別與其所在面的圓邊重合，使得兩面的鍍膜區(qū)域錯位設置；兩個扇形區(qū)域的直邊平行設置，且二者徑向之間留有距離，使得兩面的鍍膜區(qū)域之間留有貫通待測樣品軸向的透明區(qū)域；

10、2.2、分別在迎彈面和非迎彈面上的扇形區(qū)域內鍍一層金屬反光膜。

11、進一步地，步驟2.1中，所述兩個扇形區(qū)域的直邊徑向之間的距離大于或等于所述pdv探頭的徑向最大尺寸。

12、進一步地，步驟4具體為：

13、4.1、通過輕氣炮平板沖擊實驗裝置由迎彈面沿軸向撞擊待測樣品，并由布設在非迎彈面的鍍膜區(qū)域和非鍍膜區(qū)域的pdv探頭分別獲取對應位置處的粒子速度信號，同時由布設在透明區(qū)域的pdv探頭獲取輕氣炮平板沖擊實驗裝置飛片的速度信號；

14、4.2、通過鍍膜區(qū)域和非鍍膜區(qū)域對應位置處粒子速度信號中的波形起跳時間點，計算得到待測樣品的平面度；

15、4.3、利用鍍膜區(qū)域和非鍍膜區(qū)域對應位置處材料粒子速度信號中波形起跳點的時間差，計算得到待測樣品的波速。

16、進一步地，步驟4.2中，所述待測樣品平面度tanθ的計算方法為：

17、

18、其中，t1為非迎彈面非鍍膜區(qū)域粒子速度信號中的波形起跳時間點，t2為非迎彈面鍍膜區(qū)域粒子速度信號中的波形起跳時間點，v為輕氣炮平板沖擊實驗裝置飛片的撞擊速度，d為非迎彈面鍍膜區(qū)域布設的pdv探頭和非迎彈面非鍍膜區(qū)域布設的pdv探頭之間的距離，θ為待測樣品的軸向與飛片飛行方向之間的夾角。

19、進一步地，步驟4.3中，所述待測樣品波速d的計算方法為：

20、

21、其中，h為待測樣品的軸向長度。

22、同時，本發(fā)明還提供了一種透明材料參數(shù)測量系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述透明材料參數(shù)測量方法，其特殊之處在于：

23、包括輕氣炮平板沖擊實驗裝置，至少三個pdv探頭，以及數(shù)據(jù)采集設備；

24、所述輕氣炮平板沖擊試驗裝置包括高壓氣室，安裝在高壓氣室出口端的炮管，以及依次安裝在炮管內的子彈和飛片；所述子彈靠近高壓氣室的出口端安裝；所述炮管遠離高壓氣室的一端用于安裝待測樣品；

25、所述pdv探頭分別安裝于待測樣品非迎彈面的鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處、非迎彈面的非鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處，以及貫通待測樣品軸向的透明區(qū)域的非迎彈面一端；

26、所述數(shù)據(jù)采集設備分別與每個pdv探頭連接，用于采集pdv探頭獲取的參數(shù)信息。

27、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：

28、1、本發(fā)明提供的一種透明材料參數(shù)測量方法，通過分別在待測樣品的兩個底面設置鍍膜區(qū)域并鍍膜，并在非迎彈面上相應位置處分別布設pdv探頭，之后通過輕氣炮平板沖擊實驗結合布設在相應位置處的pdv探頭分別獲取粒子速度信號，再利用該粒子速度信號計算獲取相關參數(shù)，該方法解決了在平板撞擊實驗中透明材料測量雜波信號多的問題，進而提高了信噪比及測試精度。

29、2、本發(fā)明提供的一種透明材料參數(shù)測量方法，通過一次實驗可得到多個材料參數(shù)，且部分參量之間可以相互校驗，進而提高了實驗效率和測量精確性。

30、3、本發(fā)明提供的一種透明材料參數(shù)測量方法，速度精度高，動態(tài)范圍高，實驗效率高。

技術特征：

1.一種透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于，步驟2具體為：

3.根據(jù)權利要求2所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于：

4.根據(jù)權利要求1至3任一所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于，步驟4具體為：

5.根據(jù)權利要求4所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于：

6.根據(jù)權利要求5所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于：

7.一種透明材料參數(shù)測量系統(tǒng)，用于實現(xiàn)權利要求1至6任一所述的透明材料參數(shù)測量方法，其特征在于：

技術總結
本發(fā)明提供了一種透明材料參數(shù)測量方法及測量系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有的非接觸式測量方法信號干擾較大，信噪比較低等技術問題。該測量方法包括：1、準備待測樣品；2、在待測樣品的迎彈面和非迎彈面上分別劃分鍍膜區(qū)域，且二者之間留有貫通待測樣品軸向的透明區(qū)域，之后在每個鍍膜區(qū)域內分別鍍一層金屬反光膜；3、在非迎彈面的鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處、非迎彈面的非鍍膜區(qū)域內不受邊側稀疏波影響處，以及透明區(qū)域的非迎彈面一端分別布設至少一個PDV探頭；4、通過輕氣炮平板沖擊實驗裝置由迎彈面沿軸向撞擊待測樣品，并由各個PDV探頭分別獲取對應位置處的粒子速度信號，以及飛片的速度信號，進而計算得到待測樣品的平面度以及波速。

技術研發(fā)人員：趙奇峰,魏欣,楊軍,張敏,譚書舜,朱玉榮,姜萬春
受保護的技術使用者：西北核技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9