激光干涉测量中光学窗口受动态压力的影响分析

发布时间：2021-06-17 07:01

　　利用激光干涉仪对动态压力进行非接触测量时,压力腔中常设计光学窗口,目的是在动态压力环境与激光干涉仪间建立光学通道,利用激光干涉法使动态压力能溯源到时间、长度与静态压力上。由于在动态压力环境下光学窗口受到内外压差、温度梯度、振动等因素影响,将直接影响光学测量精度。针对上述问题,通过仿真分析方法,分析在动态压力环境下压力、温度、振动与光学窗口的影响关系,同时通过光学窗口在动态压力环境下试验,研究各影响分量对真实测量结果的影响,可为后续动态压力的校准和测量进行修正和补偿以及其他类似动态压力环境下的光学窗口设计提供依据。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

动态压力激光干涉测量示意图

式中:La为空气中光程;Lg为光学玻璃中光程;Lw为液体介质中光程。在实验室条件下,温度恒定,外界环境影响因素很小,装置内部动态压力对外界空气中光程La的改变可以忽略不计,因而激光干涉仪测得的光程差Δl可简化为

光学窗口的形变主要由两部分构成,一部分是光学窗口随时间的蠕变变形,另一部分为光学窗口在压力载荷作用下发生的挤压变形。光学窗口结构如图3所示,对光学窗口施加(0～10)MPa的静态压力载荷,光学窗口会产生弹性形变。得到压力载荷与光学窗口形变量的关系,光学窗口在10 MPa压力下最大形变量为0.791 72 μm。光学窗口实际安装在压力腔中,压力腔采用06cr19ni10不锈钢材料,其弹性模量远大于H-K9L,并且受到压力腔的约束与支撑作用,在相同受力条件下,压力腔形变量微小,可以将压力腔视为刚体。压力腔与光学窗口之间随着压力增加,光学窗口在压力腔上产生滑动位移,存在边界摩擦因数,采用有限元方法进行接触分析,结果如图4,得到光学窗口在压力载荷与压力腔的共同作用下产生的挤压变形达到0.050 4 μm/MPa,形变主要来源于轴向形变为0.046 9 μm/MPa,占比达到93%,而径向形变很小,实际考虑时可以忽略。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3234714