用于材料反射率测量的共轭反射计设计与分析

为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体,可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置,研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70%。介绍了测量原理和测试系统的设计方案,采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数,分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明:在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时,收集效率可达到完全收集的97.8%,满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求;理想面型条件下,限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定;因此,半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。     

聚氨酯黑漆的红外激光损伤机理研究

为研究有机漆涂层的激光损伤机理,利用红外连续波激光,开展了真空低温环境下聚氨酯黑漆涂层的激光辐照实验,并进行了扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析,结合宏观现象、微观形貌分析对损伤等级进行了划分.结果表明,红外激光对聚氨酯黑漆的作用以热效应为主,损伤在宏观上表现为涂层色泽下降、颜色变化、烧蚀,微观上...     

Nomex蜂窝夹层结构弯曲刚度温度相关性的力学建模

胶黏剂粘接性能下降导致的面板与蜂窝芯分离是Nomex蜂窝夹层结构在高温下力学性能发生退化的主要原因。为此定义了胶黏剂的等效脱粘系数为温度升高引起蜂窝夹层结构弯曲刚度下降的损伤变量,并引入面板和蜂窝芯弹性模量的温度保持系数,建立了蜂窝夹层结构弯曲刚度温度相关性的力学模型。经外伸梁三点弯曲法试验校验,所建力学模型计算值与试验值的误差在15%内,可以较好地实现蜂窝夹层结构在高温下的弯曲刚度预报。研究成果可以用于软夹心蜂窝夹层结构在高温下弯曲刚度的估算。      

玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减的数值模拟

当激光辐照玻璃钢烧蚀碳化至一定程度时,产生的树脂碳产物对微波传输产生衰减作用。针对该现象,开展了数值建模研究,将激光辐照-微波传输衰减效应分解为激光辐照、材料热响应、提取模型表征量、微波传输衰减分析等过程。通过玻璃钢材料的激光耦合特性和表面温度测试,对建立的玻璃钢层合板激光辐照温度场计算模型进行了验证;通过材料体温度分布的时间演进分析,提取了网格单元温度超过阈值温度的持续时间加权和S_{t, Tc}、网格单元温度超过阈值温度的持续时间与温度乘积的加权和S_{Tt, Tc}两个模型表征量,采用单个实验数据标定系数、整体数据点匹配分析方法,对微波传输衰减实验与数值模拟结果进行了分析。分析结果表明,S_{t, Tc}比S_{Tt, Tc}更适于表征玻璃钢烧蚀碳化致微波传输衰减效应,温度阈值为873 ℃时计算结果与实验结果最匹配,其R2为0.9956。这说明,通过计算激光辐照玻璃钢温度响应并提取微波传输衰减效应表征量S_{t, Tc},可实现对玻璃钢激光烧蚀碳化致微波传输衰减效应的模拟和预测。     

玻璃钢激光烧蚀的微波透射性能研究

为了解激光辐照对玻璃钢材料微波透射特性的影响,对激光照射后的样品进行了分析研究。通过红外谱分析了烧蚀样品的微观结构变化,用扫描电镜分析了损伤细观形貌,结合结构和物理性能的变化讨论了微波透射性能变化。结果表明,激光烧蚀会导致玻璃钢材料微观组分的变化、宏观结构的改变,形成烧蚀层、碳化层、热解层和原始层组成的多层结构。其中,碳化层、烧蚀层的微观构成发生了显著变化,形成了微波的散射和吸收机制,进而导致了微波传输性能下降。     

周期和随机分量叠加而成粗糙表面的激光散射

研究了机械加工时由周期分量和随机分量叠加形成的粗糙表面的激光散射特性.基于Helmholtz-Kirchhoff积分定理并结合统计学相关理论,推导得到了上述粗糙表面的散射场强空间分布理论计算公式.根据推导得到的计算公式,计算了不同周期振幅和不同随机粗糙度情况下的散射场强空间分布,并分析了散射场空间分布的特征和形成原因.理论计算结果表明:在随机性粗糙度远小于激光波长时,周期振幅越大,散射场空间分布的“衍射条纹”现象越明显;而在随机性粗糙度和激光波长可比拟时,周期振幅在波长范围内的变化对散射场空间分布特征影响较小,不再有“衍射条纹”出现.在这种情况下,周期振幅的变化所产生的效果相当于是对散射场空间分布进行了调制.     

改进二维光电位置传感器及线性度实验研究

介绍了日本HAMAMASTU公司改进表面分流型二维光电位置传感器的工作原理及专用信号处理电路,指出其仍存在位置检测误差比较大的显著缺点。作者沿传感器高度和水平Y两个方向在Ф5mm内对该传感器线性度进行了大量实验研究,实验结果表明,该传感器的线性度性能A区要明显好于B区,应用时如能控制在A区,将具有较高的测量精度,其非线性度误差可达到≤1%。     

自准直仪示值误差测量结果不确定度分析

自准直仪示值误差是通过在小角度检查仪的指示计下放置相应尺寸的量块，产生相应的标准角度．由被检自准直仪依次瞄准读数，各受检点对零位的读数差与标准角度之差，即为各受检点的示值误差。下面以分度值为1”的光电自准直仪为例．对自准直仪示值误差测量结果不确定度进行分析。