传感元件损伤与脱层对阵列式压电模态传感器的影响

通过实验模拟压电传感器阵列在工作中易出现的传感元件破裂和脱粘损伤,探究传感元件损伤和脱粘对阵列式压电模态传感器输出的影响。在固支梁表面均匀布置一组圆形的锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)片,将实验曲率模态作为加权系数设计阵列式压电模态传感器。对比研究模态传感器的输出在传感元件损伤前后的变化。实验结果表明:当不同位置的PZT出现不同程度的破裂时,阵列式压电模态传感器仍有很好的滤波效果;而当传感元件脱粘时,某些阶的模态传感器无法正常工作,这与传感元件的脱粘程度以及脱粘位置有关。

光学元件损伤在线检测中的图像处理

利用在传统的边缘提取方法上加入灰度抑制,并在梯度计算中考虑每个像素与周围8个邻域的关系的图像处理方法,解决了在线检测中被检测元件以布儒斯特角放置、元件片数较多、CCD所采集的损伤图像噪声成分复杂等造成的像质较差的图像处理问题,并系统地进行了光学元件疵点分析和计算。分析计算结果表明:此图像处理方法得到的损伤疵点尺寸与实际尺寸相符,误差在检测的范围内;为大型光学系统中光学元件损伤的在线、自动化检测提供了一种有用的技术途径。

光学元件损伤的检测和修复:传统与深度学习(特邀)

光学元件的损伤在高功率激光系统的终端光学组件中较为普遍且对激光系统的正常运行有重大影响。为提高元件的使用寿命和保证激光光路正常运行,首先要做的是检测和判断出损伤出现的位置、大小、类型。在线检测中终端光学损伤检测装置是一种重要的方法,它能够直接、实时地对元件的损伤情况进行成像并分析,另外还有一种间接获取损伤图像的方式,即用衍射环检测损伤,通过相关公式求出损伤点的大小和位置。针对更小的损伤的检测,深度学习这一工具能够处理大量数据,是目前研究该问题不可或缺的一类方法,它能够减少人工,并提高效率和准确率。修复损伤的主要方式是快速熔融缓解,即二氧化碳激光熔融损伤区,该方法是目前最常见、最有效的修复方式。对损伤问题处理的前提和关键在于精确定位更小的损伤点并分类不同类型的损伤,以便确定后续修复步骤。损伤的检测和修复是光学循环回路策略的重要部分,传统方法有一定的局限性。近些年,受到深度学习在图像处理和目标识别领域的优势的影响,未来会有越来越多深度学习的方法能够被用在与损伤检测相关的研究上。这对高功率激光系统长期稳定运行和正常发展有重要意义和作用。

光学元件损伤在线检测装置及实验研究

TH741 2004064435 光学元件损伤在线检测装置及实验研究=Online inspection apparatus and experiments on optics damage[刊,中]/任冰强(中科院上海光机所.上海(201800)),黄惠杰…∥强激光与粒子束.—2004,16(4).—465-468 利用暗场成像原理.研制成功一套应用于大型激光装置的光学元件损伤在线检测装置,并在多程放大系统上进行了实验研究。与传统的检测手段相比,该检测装置可以实现对光学系统的在线检测,并可对损伤点的图像进行分析处理,最后提出通过减小像差和扩大检测范围的方法来改进装置的检测效果。图9参4(于晓光)

纳秒激光诱导光学元件后表面损伤过程中的爆炸流场及喷溅行为

紫外光学元件损伤动力学的研究是关联物质微观结构演化与光学元件宏观性质变化的重要纽带。在光学元件后表面损伤坑形成的过程中,激光能量沉积导致材料爆炸形成高温高压物质突破表面,并伴随形成爆炸流场和喷溅射流。爆炸流场与初始起爆强度具有强关联性,对爆炸流场及喷溅行为进行研究,可以帮助分析损伤初期的材料状态变化和响应机制,是损伤动力学研究的必需环节。基于多种时间分辨成像技术,捕获了损伤发展前期的材料电离和气化响应演化行为,分析了材料损伤起爆后气化电离等过程的弛豫时间,并确定各个行为转化的关键时间节点,描述了损伤区域能量快速释放的物理过程。

基于脉冲激光技术的光学元件表面损伤检测方法

针对当前光学元件表面损伤检测方法检测准确性低的问题,设计基于脉冲激光技术的光学元件表面损伤检测方法。计算光学材料对激光辐射的吸收参数,确定光散射强度,计算高斯光斑内损伤点的能量密度,建立由缺陷密度和损伤阈值组成的缺陷分析模型,并对各个能量密度区的损伤进行了综合处理,得出了各个区域的损伤程度。实验结果表明,所提方法的平均裂缝宽度检测误差为0.16 mm,平均裂缝深度检测误差为0.12 mm。

基于RANSAC-LSSVM回归的惯性约束聚变光学元件损伤在线检测技术

针对惯性约束聚变(ICF)光学元件损伤问题,提出了一种基于随机抽样一致性(RANSAC)及最小二乘支持向量机(LSSVM)回归的高精度检测方法。建立了损伤区域总灰度与实际尺寸的回归模型,通过该回归模型对待检测损伤区域的尺寸进行预测,得到损伤区域的高精度尺寸。为剔除回归模型建立过程中离群样本点的影响,采用RANSAC方法对训练样本进行优化选择。针对抽样组中样本数对检测精度及检测效率的影响进行了相关实验,确定了抽样组中样本数的合适区间。RANSAC-LSSVM方法可通过改变误差评价函数得到不同评价体系下的最优回归模型。实验证明,在传统像素级检测方法的基础上,该方法将损伤尺寸检测的平均相对误差降低了近90%。

长航时飞行器多元件随机失效模型与损伤评估

为评估飞机服役过程中出现的多元件损伤,根据元件疲劳特性建立了随机失效模型,基于元件失效寿命计算广布疲劳损伤平均行为,从而确定飞机检查修理时刻。通过五隔框机身段算例验证所提模型的有效性,研究模拟次数及概率分布模型对多元件损伤结构检修时间的影响。根据七隔框机身段疲劳试验结果进行多元件损伤评估,给出结构检查修理时刻。结果表明,评估结果与算例数据吻合良好,正态回归模型能够更好地模拟结构失效特性。

基于有损伤体元件的广义Kelvin模型蠕变全过程探究

岩石的蠕变特性往往对隧道和地下工程的稳定性有着重要的控制作用.针对岩石蠕变的阶段性特征,可将岩石蠕变全过程分为四个阶段.广义Kelvin模型可较好地反映前三个阶段的岩石蠕变特性,不能理想地反映加速蠕变阶段特征.通过引入损伤体元件和Kachanov的损伤因子演化公式,构建了具有损伤体元件的广义Kelvin模型,从而建立了可以体现岩石蠕变全过程的蠕变模型,并提出较为简单的组合模型参数计算方法.该模型不仅能较好地反映岩石蠕变全过程,且模型参数易于确定.利用该模型对砂质泥岩单轴压缩蠕变实验曲线进行拟合分析,拟合效果良好,研究结果可为类似工程提供参考.

光学元件中受激布里渊散射的研究状况及进展

综述了光学元件中受激布里渊散射 (SBS)对光学元件的超声波损伤、对激光传输能量的损耗、对光束质量的破坏等问题的研究现状、进展 ;重点是大口径光学元件中横向受激布里渊散射 ,并指出其未来的发展前景。

冲击破坏条件下煤的强度型统计损伤本构模型与分析

为研究冲击作用下煤体破坏特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对取自苇町矿的煤样进行了不同冲击载荷条件下的动态冲击试验,分析了煤在冲击载荷条件下的动态力学特性。试验结果表明煤是一种典型的率相关材料,弹性模量和抗压强度均随应变率的增大而增大。根据岩石力学的强度理论和统计损伤理论,建立了煤的强度型统计损伤本构模型,给出了模型参数的确定方法,验证了模型的正确性。对比分析了元件型统计损伤本构模型和强度型统计损伤本构模型的优劣,分析确定了强度型统计损伤本构模型的准确性与合理性。研究结果表明:强度型统计损伤本构模型结构简单,引入参数少,物理意义清晰,能够有效地描述煤体冲击破坏过程中的动态力学性质;相较于元件型统计损伤本构模型,利用强度型统计损伤本构模型拟合的相关性系数更高,与试验结果保持了很好的一致性,具有更好的普适性。

激光装置污染物诱导光学元件表面损伤实验研究

通过分析高功率激光装置内主要污染物成分及来源,研究其对大口径光学表面抗损伤能力的影响规律,得到装置光学表面洁净控制要求。利用扫描电镜对高功率激光装置内部的主要颗粒污染物进行取样分析;采用自然沉降的方法在光学元件表面制备污染物,并利用Nd∶YAG(SAGA-S)激光器研究其损伤阈值和损伤规律。研究结果表明,高功率激光装置内颗粒污染物的主要成分为金属、有机物和矿物质,占据比例分别为20%、40%和40%。激光辐照污染后的光学表面存在激光清洗和激光诱导损伤两种效应,当激光器能量密度超过10.9 J/cm2时,光学表面存在清洗作用。当激光能量密度超过14.6 J/cm2时,光学表面污染物引起损伤,且损伤随着污染物尺寸呈线性下降趋势。

激光对红外系统的失效机理和破坏效应研究

根据红外光学系统的会聚特性,用光学增益方法分析了红外系统中各元件对应的光强分布,确定了位于焦面附近光学元件是激光破坏的易损部件,并提出了强激光对红外系统元件损伤,造成其探测、制导功能失效的硬破坏机理;由红外滤光片、探测器和信号处理电路与入射激光波长的光谱响应分析,提出了弱激光对红外系统干扰,导致其探测、制导功能在激光辐照一段时间内失效的软破坏机理;开展了激光辐照红外系统的失效验证实验,较好地解释了其失效的机理和效应。

一种激光光斑衍射环的检测方法

提出一种对激光光斑的衍射环进行检测的方法,该方法将衍射环的检测转换到梯度空间进行.该方法首先应用衍射环梯度方向信息定位可能是衍射环的区域,然后应用衍射环梯度模值信息进行校验,找出真的衍射环,并对真衍射环进行精确定位,从而达到对光学元件进行间接损伤检测的目的.模拟激光光斑图像的衍射环检测实验表明,该方法误报率低,定位准确.

高功率激光装置中的气载分子污染物测量和分析

研究了高功率激光装置光路中的分子级污染程度。采用专用空气采样动力设备及吸附管，在一定时间内对光路中的空气进行采样并作痕量分析后，得出了卤素、含硫化合物、可溶性胺类和氨、碳氢化合物（C6～C16有机物）4类物质在打靶前后的数密度变化。结果显示：除含硫化合物外，其余3种物质数密度超过了美国NIF标准的上限，其中氨和可溶性胺类、碳氢化合物的数密度超过较多；卤素、含硫化合物、氨和可溶性胺类的数密度在打靶后比打靶前有所降低，而碳氢化合物的数密度在打靶后比打靶前有所升高。结果表明在该装置中存在比较严重的气载分子污染物污染。分析了气载分子污染物数密度变化的原因以及可能的产生源，并对如何去除这些气载分子污染物提出了建议。

考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究

以北山花岗岩为研究对象,采用MTS815岩石力学试验系统开展不同温度条件下的蠕变特性试验研究。考虑温度对花岗岩特征参数的影响,结合岩石蠕变破坏过程中的损伤演化规律,提出了一种新的高温损伤流变元件。通过将高温损伤流变元件代替经典西原模型中Newton元件的方法,构建了能够描述不同温度条件下花岗岩蠕变全过程的本构模型。分析了不同温度条件下花岗岩单轴蠕变试验结果,确定了模型参数,获得了温度对花岗岩蠕变关键参数的影响规律。通过对花岗岩高温蠕变模型进行参数敏感性分析,揭示了弹性模量、黏性系数等关键参数对花岗岩蠕变特性的影响规律,并验证模型在不考虑温度及损伤的影响条件下可退化为经典西原模型。研究表明,建立的花岗岩高温蠕变本构模型可以准确地描述花岗岩典型蠕变全过程的3个阶段,尤其是加速蠕变阶段。黏性系数受损伤的影响越大,花岗岩的稳定蠕变阶段越短,越容易发生加速蠕变。

激光器件 激光安全与防护

TN241 2006064998 1．06μm连续激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件的损伤效应研究=Research on damage of TiO2/SiO2 film induced-by 1．06μm CW laser[刊,中]/周维军（中物院流体物理所．四川,绵阳（621900））．袁永华…//激光技术．—2006,30（1）．—76—77．81用1．06μm连续激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件,在不同强度下测量了激光辐照TiO2/SiO2薄膜元件引起反射信号幅度随时间的变化。

激光安全与防护

TN24 2003042577DF激光作用下氟玻璃破坏阈值的测量及机理=Measurementof LIDT in fluoride glass irradiated by CW DF laserand analysis of damage mechanism[刊,中]/郭少锋(国防科技大学理学院.湖南,长沙(410073)),陆启生…∥红外与激光工程.-2002,31(3).-272-274实验测量了氟铝酸盐玻璃对3.8μm激光的透射率以及在高功率连续DF激光作用下的破坏阚值。根据实验结果,应用耦合热弹性理论和大型有限元程序,模拟了氟玻璃窗口在矩形光斑作用下的温度响应和力学响应,分析了氟玻璃破坏的机理,由此推断靶材断裂的危险点,并和实验情况相比较。最后,对氟玻璃材料作为高功率激光器输出窗口的可行性作出评价。

红层砂岩高温后效蠕变试验研究

温度是影响岩石变形、稳定的重要因素。通过对红层砂岩开展高温后的蠕变试验,揭示了温度对红层砂岩蠕变特性的影响规律,并基于Burgers模型建立考虑温度效应的蠕变损伤模型,分析了温度对模型参数的影响规律。研究表明:510～550℃是红层砂岩力学性质转变的节点温度区间,低于该温度区间时,温度升高,试样的峰值强度增加,延性增强,长期强度减小;高于该温度区间时,温度升高,试样的峰值强度、峰值应变减小,长期强度增加;瞬时应变随温度的升高而线性增大。相同应力条件下,随着经历温度的升高,试样瞬时应变、稳态蠕变速率以及进入稳定蠕变阶段的时间增加,进入加速蠕变阶段的时间减小,加速蠕变曲线变陡。

不同脉宽皮秒激光对介质膜损伤修复的热影响

为了更深层次探究超短脉冲激光对惯性约束聚变(ICF)光学系统中常见的多膜层元件损伤修复性能以及特点,分别采用了240、35、6ps的1053nm激光脉冲在1053nm 0°高反膜上进行了损伤修复以及损伤增长测试实验,并在1053nm 45°高反膜上进行了大损伤区域的扫描修复实验。通过比较不同脉宽的修复点形貌以及损伤增长阈值,说明了超短脉冲用于修复多膜层光学元件损伤的优越性,并且脉宽越短修复效果越好。多点脉冲扫描修复结果表明,可以通过三维控制系统来任意控制扫描修复点形貌以达到最佳修复状态。