本发明涉及空泡研究领域，尤其涉及一种基于激光诱导方法产生空泡的装置。
背景技术：
船只的螺旋桨在高速的运转过程中会在水中会产生高速水流，但在高速水流中会产生低压和/或超低压区，产生空泡。
空泡破灭产生的结果是：对附近的固体表面产生微射流，射流的强度超过基材的疲劳强度就会产生剥离作用，使得基件表面产生空洞和麻面，桨叶的断面积会随之缩小，低于总体强度发生断裂，桨叶光滑的表面被破坏，其升力下降即推力减小，螺旋桨造成了严重的损伤。
因此，科研院所需要模拟空泡的发生环境，改善工件的材质以及设计结构，以便减小空泡的腐蚀效果，使得螺旋桨等构件更加的坚固耐用。
现有技术中，模拟空泡的发生环境是这么操作的：将待测工件夹在高速旋转的电机上，然后向水中吹入气泡束，高速旋转一定时间，旋转的作用加上往水中吹入的气泡会对工件表面有一定的蚀刻作用，进而做空泡模拟运行实验。
但是这种方法存在一定的问题：螺旋桨的转速没有那么高，空泡的作用较强，已经远远超出了正常出现的空泡的数量级，吹入的空气产生的气泡也和正常条件下产生的气泡不一致，于此，高速旋转加上吹入气体这种方法很难真正的模拟空泡对桨体的腐蚀作用实验。
技术实现要素：
本发明实施方式提供的一种基于激光诱导方法产生空泡的装置，包括基座，所述基座上设置有激光发生装置、第一传输镜组和高架光学平台，所述第一传输镜组和所述激光发生装置的出光口对应设置，所述第一传输镜组位于所述高架光学平台下方，
所述高架光学平台上设置有升降台，所述高架光学平台和所述升降台分别开设有和所述第一传输镜组对应的第一通光孔和第二通光孔，所述升降台上沿激光发射方向依次设置有第二传输镜组、扩束镜组和聚焦镜组，所述第二通光孔位于所述第二传输镜组和所述扩束镜组之间。
本发明实施方式中，第一传输镜组反射激光发生装置产生的激光，通过第一通光孔和第二通光孔后第二传输镜组再次反射激光，使激光进入扩束镜组，经扩束镜组增强后的激光束进入到聚焦镜组，聚焦后射出，在海水中的特定位置存在能量较高的一点，此点上能产生出大量空泡，模拟海水中螺旋桨工作时产生的空泡，从而便于对空泡进行科学研究。其中，第一传输镜组和第二传输镜组提高了激光最终的出射高度和空泡形成点的高度，降低了对光学平台本身高度的需求，从而减少了光学平台的制造成本。同时，扩束镜组和聚焦镜组保证了激光出射光束的稳定性和强度，进而实现在海水中折射为一个稳定、高能量的空泡产生点，低能耗、高效率、高稳定地产生空泡，更加便于对海水中空泡的科学研究，从而更好地研究如何减少空泡对结构的损伤。
在某些实施方式中，所述第一传输镜组和所述第二传输镜组包括反射元件，所述反射元件用于改变所述激光光路的传播方向。
在某些实施方式中，所述第一传输镜组内的反射元件用于将所述激光向所述第二传输镜组方向反射90度，所述第二传输镜组内的反射镜组用于将所述激光向所述扩束镜组方向反射90度。
在某些实施方式中，所述第一传输镜组、所述第一通光孔、所述第二通光孔和所述第二传输镜组位于同一直线上。
在某些实施方式中，所述高架光学平台可升降。
在某些实施方式中，所述第一传输镜组、所述第二传输镜组、所述扩束镜组和所述聚焦镜组可升降。
在某些实施方式中，所述升降台为剪叉式升降台。
在某些实施方式中，还包括水箱，所述水箱对应放置使所述激光经过所述聚焦镜组后能在所述水箱中产生焦点。
在某些实施方式中，所述水箱四周面安装窗户，内盛有海水。
在某些实施方式中，所述水箱的窗户由k9玻璃制成。
本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明实施方式的基于激光诱导方法产生空泡的装置的立体结构示意图；
图2是本发明实施方式的基于激光诱导方法产生空泡的装置的水箱的立体结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1和图2，本发明实施方式提供的一种基于激光诱导方法产生空泡的装置100，包括基座10，基座10上设置有激光发生装置12、第一传输镜组14和高架光学平台16，第一传输镜组14和激光发生装置12的出光口对应设置，第一传输镜组14位于高架光学平台16下方。高架光学平台16上设置有升降台162，高架光学平台16和升降台162分别开设有和第一传输镜组14对应的第一通光孔164和第二通光孔1622，升降台162上沿激光发射方向依次设置有第二传输镜组1624、扩束镜组1626和聚焦镜组1628，第二通光孔1622位于第二传输镜组1624和扩束镜组1626之间。
本发明实施方式中，第一传输镜组14反射激光发生装置12产生的激光，通过第一通光孔164和第二通光孔1622后第二传输镜组1624再次反射激光，使激光进入扩束镜组1626，经扩束镜组1626增强后的激光束进入到聚焦镜组1628，聚焦后射出，在海水中的特定位置存在能量较高的一点，此点上能产生大量空泡，模拟海水中螺旋桨工作时产生的空泡，从而便于对空泡进行科学研究。其中，第一传输镜组14和第二传输镜组1624提高了激光最终的出射高度和空泡形成点的高度，降低了对光学平台本身高度的需求，从而减少了光学平台的制造成本。同时，扩束镜组1626和聚焦镜组1628保证了激光出射光束的稳定性和强度，进而实现在海水中折射为一个稳定、高能量的空泡产生点，低能耗、高效率、高稳定地产生空泡，更加便于对海水中空泡的科学研究，从而更好地研究如何减少空泡对结构的损伤。
具体地，激光空泡激发原理依据于高峰值功率激光束辐照到液体物质时所产生的光学击穿现象，高温击穿所产生的离子体吸收后续激光能量会在靶材附近以超声速进行膨胀，从而在靶材附近形成高温高压的空泡。由于激光发生装置12的工作参数是可以调控的，因此基于激光的空泡产生系统产生空泡的速度和位置是可以进行多方位调节的，为实验的研究提供了一种新的实验条件，在此条件下，我们可以使空泡连续或短暂地作用在工件的不同部位进行实验。
而且，一方面，激光发生装置12产生的空泡的大小和数量是可以严格进行控制的，另一方面由于激光的单向性，空泡产生的位置和方向也是严格可控的，由于这两点特性，激光诱导空泡的产生是研究空泡模拟实验的较佳实验条件。
放置测试工件的水箱20的高度一般为130厘米-200厘米，要想在工件上产生空泡，对放置激光发生装置12的基座10的高度要求很高。但是基座10需要满足稳定、平整的要求，增加基座10的高度成本增加非常大。本实施方式利用第一传输镜组14和第二传输镜组1624，将放置在基座10上的激光发生装置12发射的激光引导到和水箱20相同的高度，降低了基座10的制造成本。
本实施方式中，基座10的高度为800毫米，高架光学平台16的高度为500mm，升降台162在竖直方向上可伸缩的最大距离为100mm，第二传输镜组1624和扩束镜组1626之间的距离为150mm，聚焦镜组1628的f为100毫米，d为25mm，激光从聚焦镜组1628出射后，在距离聚焦镜组1628100mm的位置的工件上形成高能量、高集中点，从而在工件上产生空泡，成功模拟海水中螺旋桨工作时产生空泡的环境。
需要注意的是，扩束镜组1626与聚焦镜组1628之间的距离对空泡产生位置并无影响，需要调节空泡产生位置时，可以通过更换不同聚焦效果的聚焦镜组1628来实现。
在某些实施方式中，第一传输镜组14和第二传输镜组1624包括反射元件，反射元件用于改变激光光路的传播方向。
在某些实施方式中，第一传输镜组14内的反射元件用于将激光向第二传输镜组1624方向反射90度，第二传输镜组1624内的反射镜组用于将激光向扩束镜组1626方向反射90度。
在某些实施方式中，第一传输镜组14、第一通光孔164、第二通光孔1622和第二传输镜组1624位于同一直线上。
具体地，本实施方式中所说的“第一传输镜组14、第一通光孔164、第二通光孔1622和第二传输镜组1624位于同一直线上”指的是，激光从第一传输镜组14出射后的光路正好可以通过第一通光孔164、第二通光孔1622，进入第二传输镜组1624的光路进入口。
在某些实施方式中，高架光学平台16可升降。
如此，可根据实验需要，调整高架光学平台16的高度，以便激光能准确在水箱20中的工件表面形成空泡。
具体地，可通过内杆、外杆和限位件配合的方式实现高架光学平台16的升降，在此不再赘述。
在某些实施方式中，第一传输镜组14、第二传输镜组1624、扩束镜组1626和聚焦镜组1628可升降。
如此，可根据实验需要，调整第一传输镜组14、第二传输镜组1624、扩束镜组1626和聚焦镜组1628的高度，以便激光能准确在水箱20中的工件表面形成空泡。
具体地，可通过内杆、外杆和限位件配合的方式实现高架光学平台16的升降，在此不再赘述。
在某些实施方式中，升降台162为剪叉式升降台162。
如此，升降台162占据的空间较小，同时，剪叉式升降台162能稳定地升降，保证升降台162上的第二传输镜组1624、扩束镜组1626和聚焦镜组1628的工作质量。
在某些实施方式中，还包括水箱20，水箱20对应放置使激光经过聚焦镜组1628后能在水箱20中产生焦点。
在某些实施方式中，水箱20四周面安装窗户，内盛有海水。
在某些实施方式中，水箱20的窗户由k9玻璃制成。
如此，由抗激光损伤的k9玻璃制造水箱20的窗户，以便激光发生装置12出射的激光束可以穿透并作用在水箱20内部的工件表面产生空泡。
进一步地，本实施方式中还包括有与水箱20相连接的清水存放装置、海水存放装置、以及废液存放装置，为集水箱提供供水动力的还有水泵装置，水泵装置为水箱20的供海水、清水提供动力系统，以便在实验的过程中方便实验水源环境的更换。水箱20与集水箱之间由用于传输液体的橡胶管连接，以便为水泵装置在传输水源时提供管路。
水箱20与集水箱之间还有导线连接，在水箱20的上盖板上设置有led导光条带，以便实验条件下为水箱20提供照明，便于操作人员观察。
综上，本发明实施方式中的基于激光诱导方法产生空泡的装置100的工作流程大致如下：
启动系统，首先打开和激光发生装置12相连接的水冷机，水冷机会将循环水加热到激光发生装置12的最佳工作温度；打开激光发生装置12的开关，在控制界面对激光发生装置12的相关参数进行设置；点击出光，激光发生装置12输出的光束经第一传输镜组14反射至高架光学平台16上的第二传输镜组1624；第二传输镜组1624出射的光束经扩束镜组1626扩束，后经聚焦镜组1628聚焦传递至水箱20，在水箱20中的海水中产生空泡，在工件表面的特定位置形成空泡，进而对工件的特定部位进行空泡实验研究。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。