Hastighetsinterferometersystem för alla reflektorer
Hastighetsinterferometersystem för alla reflektorer ( VISAR ) är ett tidsupplöst hastighetsmätningssystem som använder laserinterferometri för att mäta ythastigheten hos fasta ämnen som rör sig med höga hastigheter. För fasta ämnen som utsätts för stötar med hög hastighet eller explosiva förhållanden, plottar VISAR den fria ytans hastighet mot tiden för att visa stötvågsprofilen för ett material (se figur). VISAR är ett användbart verktyg för att bestämma tryck-densitetsförhållandet för ett material som kallas Rankine-Hugoniot-förhållandena eller helt enkelt "Hugoniot".
Under de senaste åren har ett annat tidsupplöst hastighetsmätningsverktyg som kallas laserdopplerhastighetsmätning uppnått popularitet i chockfysikgemenskapen som ett komplement eller ersättning för VISAR. Denna enhet är i huvudsak en förskjutningsinterferometer av den normala Michelson- varianten. Som sådan kräver den extremt snabba datainsamlingsenheter (digitala oscilloskop med bandbredder på 10 GHz eller högre) och är begränsad i det hastighetsområde som den kan täcka. När ytan rör sig stör det reflekterade ljuset sig självt och sinusformade "fransar" i ljusintensitet produceras och registreras. En cykel av ljusintensitet eller fransräkning indikerar en förskjutning av ytan motsvarande en våglängd av ljuset. Hastigheten med vilken dessa fransar uppträder är således proportionell mot ytans hastighet. För att härleda en hastighetshistorik måste fransdata (förskjutning) differentieras med avseende på tid, vanligtvis genom Fourier-analys . Denna differentiering eller FA-steg minskar oundvikligen tidsupplösningen och noggrannheten hos hastighetshistoriken.
VISAR å andra sidan är konfigurerad att "optiskt differentiera" så att ljusintensitetsvariationen på grund av interferens varierar sinusformigt med ytans hastighet inte förskjutningen. Även kallad en "Delay-Leg Interferometer", är den fortfarande den bästa och mest exakta metoden för att registrera hastighetshistoriken för snabbt rörliga ytor.
De ursprungliga VISARerna byggdes vid National Laboratories och hade fritt utrymmesstrålar på optiska bord med diskreta optiska komponenter som stråldelande pelliklar, speglar, kvartsvågsfördröjningsplattor, glasetaloner, högspänningsfotomultiplikatorrör , argonjonlasrar och så vidare.
Moderna versioner som Mark IV-3000 från Martin, Froeschner & Associates (mfaoptics.com) implementerar samma optiska arrangemang helt i singelmode optisk fiber med alla solid state telekomkomponenter som InGaAs fotodioder, Er-dopade fiberförstärkare (EDFA) och extremt hög renhet (<2 kHz linjebredd) lasrar. Hastighetsupplösning ner till 0,01 m/s har visats med tidsupplösning <1ns.
Vidare läsning
- Meyers, Marc André (1994). Dynamiskt beteende hos material ([Online-Ausg.]. red.). New York [ua]: Wiley. ISBN 978-0471582625 .
- Grunderna för VISAR