一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置的制造方法
【专利摘要】一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置，包括激光探测器，靶，探测光，光电转换装置，示波器，磁悬浮装置，碳纤维管，配重，强激光被聚焦到靶表面后，产生喷射的等离子体，激光探测器产生的探测光被光电转换装置接收，光电转换装置用于接收探测光束，并将光信号转化为电信号后传入示波器进行记录，示波器用于探测光信号时间间隔数据，用作烧蚀的靶固定在碳纤维管左端，碳纤维管的右端用于悬挂配重，本实用新型发明的一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置充分利用磁悬浮装置技术，能够准确的获取靶速度，不受重力及拉力的影响，且测量数据精准。
【专利说明】
-种利用磁悬浮的激光推进卽动量测量装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及激光推进领域，特别设及一种利用磁悬浮的激光推进祀动量测量 装置。
【背景技术】
[0002] 激光推进技术是一种基于强激光与物质相互作用原理的有望实现飞行器近地轨 道发射的新型推进技术。与传统的化学推进相比，激光推进的载荷比更高，推进参数的调节 范围更大，并且可W超越每一级化学燃料火箭的速度上限。激光推进技术有希望在空间垃 圾清除、飞行器姿态调整等方面发挥重要的作用，在过去的纪念内获得了迅速的发展。
[0003] 强激光与工质作用，烧蚀祀材产生超音速喷射的等离子体，根据爆炸性原理，在等 离子体喷射的反方向产生一个作用力，即作用力即可提供飞行器发射的推力。但是，由于激 光-等离子体产生的动量很小，并且与物质作用时间短，如何测量激光-等离子体动量是一 个需要首先解决的问题。对于激光-等离子体动量的测量，实际中是利用动量守恒定理来实 现的。根据动量守恒，被激光烧蚀的祀产生的动量便在数量上与激光-等离子体动量相等， 方向相反。测量激光推进祀动量，关键在于准确的获取祀速度。查阅相关文献及专利可知， 目前采取测量的激光推进祀速度的方法在于将祀与细丝组成单摆，通过测量摆线掠过两束 已知距离的探测光时间间隔计算祀速度。其缺点在于单摆摆动轨迹为圆弧，受重力与细丝 拉力的影响，速度衰减快。误差大，可重复性差是单摆测量方法的固有缺陷。 【实用新型内容】
[0004] 针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种利用磁悬浮的激光推 进祀动量测量装置，本发明充分利用磁悬浮装置的技术原理，能够准确的获取祀速度，不受 重力及拉力的影响，且测量数据精准。
[0005] -种利用磁悬浮的激光推进祀动量测量装置，包括激光探测器（101)，祀（102)，探 测光（103)，光电转换装置（104)，示波器（105)，磁悬浮装置（106)，碳纤维管（107)，配重 (108)，强激光被聚焦到祀（102)表面后，产生喷射的等离子体，激光探测器（101)产生的探 测光（103)被光电转换装置(104)接收，光电转换装置(104)用于接收探测光束，并将光信号 转化为电信号后传入示波器（105)进行记录，示波器（105)用于探测光信号时间间隔数据， 用作烧蚀的祀（102)固定在碳纤维管（107)左端，碳纤维管（107)的右端用于悬挂配重 (108)。
[0006] 所述碳纤维管数量为2根。
[0007] 所述磁悬浮装置上对称位置设置有4个孔，将碳纤维管穿入孔内，使2根碳纤维管 与球直径对称且位于球体水平对称平面内，两根碳纤维管的距离为毫米量级。
[000引激光探测器光源采用氮氛激光器。
[0009]激光探测器光源用于产生激光束作为探测光束;光电二极管用于接收激光器产生 的探测光束，并将光信号转化为电信号;示波器用于记录光电二极管接收到的信号;磁悬浮 装置用于消除重力对速度测量的影响。通过示波器上显示的两个信号间的时间宽度和碳纤 维管之间的间隔及探测光束据球体旋转中屯、的距离可计算得出祀速度。根据动量守恒原 理，激光-等离子体的动量便是祀的速度与祀本身质量的乘积。
【附图说明】
[0010] 图1为本实用新型测量装置的示意图；
[0011] 图2为祀速度测量的计算原理图；
[0012]图中101为激光探测器，102为祀，103为探测光，104为光电转换装置，105为示波 器，106为磁悬浮装置，107为碳纤维管，108为配重。
【具体实施方式】
[0013] 如图1所示，本实用新型发明的一种利用磁悬浮的激光推进祀动量测量装置，包括 激光探测器（101)，祀（102)，探测光（103)，光电转换装置（104)，示波器（105)，磁悬浮装置 (106) ，碳纤维管（107)，配重（108)，强激光被聚焦到祀(102)表面后，产生喷射的等离子体。 激光探测器(101)产生的探测光（103)被光电转换装置(104)接收。光电转换装置(104)将光 信号转化为电信号后同时输入示波器（105)记录。而用来烧蚀的祀（102)固定在碳纤维管 (107) 左端，碳纤维管（107)的右端用于悬挂配重（108)。
[0014] 具体测量过程为:开启磁悬浮装置，调节强激光聚焦到祀表面，在祀表面产生喷射 的等离子体。根据动量守恒，祀将沿等离子体喷射的反方向W-定的速度开始转动。而摆动 的碳纤维管会将探测光束挡住，在碳纤维管挡光的瞬间，光电转换装置无法接收光信号，示 波器上将出现一个脉冲信号。由于是两根碳纤维管，所W在示波器上将显示出两个脉冲信 号，两个信号间的时间宽度At便是碳纤维管摆过探测光所用的时间。
[0015] 如图2所示，记球屯、到碳纤维管的距离为d，探测光束到通过球屯、的竖直平面距离 为h，祀到通过球屯、的距离为b，则祀速度为：
[0016]
[0017] 对于公式中的At由实验测出，其余参数均为装置制作时的固定参数。
[0018] 对于本领域的技术人员应该理解，本实用新型中的激光探测器仅作为光源，提供 一束连续的光斑直径很小的探测光束，其它能够提供光束的光源也可使用;所述的光电二 极管作为光电信号转化的一种元件，其它能够转化光电信号的元件也可使用。考虑到在大 气中存在一定的空气阻力（由于速度较小，所W空气阻力几乎可W忽略不计），严谨的做法 是探测光束靠近祀后面的那根碳纤维管，一种更为精确的做法是将整套装置在真空环境下 工作，此时的数据将更为接近实际的祀速度。
[0019] 本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下得出的其 他任何与本实用新型相同或相近似的产品，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置，包括激光探测器（101)，靶（102)，探测 光（103)，光电转换装置（104)，示波器（105)，磁悬浮装置（106)，碳纤维管（107)，配重 (108)，其特征在于:磁悬浮装置（106)用于消除重力对速度测量的影响，激光探测器（101) 产生的探测光（103)被光电转换装置（104)接收，光电转换装置（104)用于接收探测光束，并 将光信号转化为电信号后传入示波器（105)进行记录，示波器（105)用于探测光信号时间间 隔数据，用作烧蚀的靶（102)固定在碳纤维管（107)左端，碳纤维管（107)的右端用于悬挂配 重(108) 〇2. 根据权利要求1所述的一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置，其特征在于:所 述碳纤维管数量为2根。3. 根据权利要求1所述的一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置，其特征在于:所 述磁悬浮装置上对称位置设置有4个孔，将碳纤维管穿入孔内，使2根碳纤维管与球直径对 称且位于球体水平对称平面内，两根碳纤维管的距离为毫米量级。4. 根据权利要求1所述的一种利用磁悬浮的激光推进靶动量测量装置，其特征在于:激 光探测器光源采用氦氖激光探测器。
【文档编号】G01P3/68GK205450019SQ201620271580
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月1日
【发明人】梁田, 郑志远, 张思齐
【申请人】中国地质大学（北京）