System interferometru prędkości dla dowolnego reflektora
System interferometru prędkości dla dowolnego reflektora ( VISAR ) to system pomiaru prędkości z rozdzielczością czasową, który wykorzystuje interferometrię laserową do pomiaru prędkości powierzchniowej ciał stałych poruszających się z dużymi prędkościami. W przypadku ciał stałych podlegających uderzeniu z dużą prędkością lub w warunkach wybuchu, VISAR wykreśla prędkość na swobodnej powierzchni w funkcji czasu, aby pokazać profil fali uderzeniowej materiału (patrz rysunek). VISAR jest użytecznym narzędziem do określania zależności ciśnienie-gęstość materiału znanego jako warunki Rankine'a-Hugoniota lub po prostu „Hugoniot”.
W ostatnich latach inne narzędzie do pomiaru prędkości z rozdzielczością czasową, zwane laserową prędkością Dopplera, zyskało popularność w społeczności fizyków wstrząsów jako uzupełnienie lub zamiennik VISAR. To urządzenie jest zasadniczo interferometrem przemieszczenia zwykłego Michelsona różnorodność. Jako taki wymaga niezwykle szybkich urządzeń do akwizycji danych (oscyloskopy cyfrowe o szerokości pasma 10 GHz lub wyższej) i jest ograniczony w zakresie prędkości, które może pokryć. Gdy powierzchnia się porusza, odbite światło interferuje ze sobą i powstają i są rejestrowane sinusoidalne „prążki” natężenia światła. Cykl natężenia światła lub liczby prążków wskazuje przemieszczenie powierzchni odpowiadające jednej długości fali światła. Szybkość, z jaką pojawiają się te prążki, jest zatem proporcjonalna do prędkości powierzchni. Aby uzyskać historię prędkości, dane dotyczące prążków (przemieszczeń) muszą być różniczkowane w odniesieniu do czasu, zwykle o Analiza Fouriera . To zróżnicowanie lub krok FA nieuchronnie zmniejsza rozdzielczość czasową i dokładność historii prędkości.
Z drugiej strony VISAR jest skonfigurowany do „rozróżniania optycznego”, dzięki czemu zmiana natężenia światła spowodowana interferencją zmienia się sinusoidalnie z prędkością powierzchni , a nie z przemieszczeniem. Nazywany również „interferometrem opóźniającym”, pozostaje najlepszą i najdokładniejszą metodą rejestrowania historii prędkości szybko poruszających się powierzchni.
Oryginalne VISARy zostały zbudowane w National Laboratories i miały wiązki w wolnej przestrzeni na stołach optycznych z dyskretnymi komponentami optycznymi, takimi jak błonki rozdzielające wiązkę, lustra, płytki opóźniające ćwierćfale, szklane etalony, fotopowielacze wysokonapięciowe, lasery jonów argonowych i Wkrótce.
Nowoczesne wersje, takie jak Mark IV-3000 firmy Martin, Froeschner & Associates (mfaoptics.com), implementują ten sam układ optyczny całkowicie w światłowodzie jednomodowym ze wszystkimi półprzewodnikowymi komponentami telekomunikacyjnymi, takimi jak fotodiody InGaAs, wzmacniacze światłowodowe domieszkowane erem (EDFA) oraz lasery o bardzo wysokiej czystości (szerokość linii <2 kHz). Wykazano rozdzielczość prędkości do 0,01 m/s przy rozdzielczości czasowej <1ns.
Dalsza lektura
- Meyers, Marc André (1994). Dynamiczne zachowanie materiałów ([Online-Ausg.]. Red.). Nowy Jork [ua]: Wiley. ISBN 978-0471582625 .
- Podstawy VISAR