不同环境压强下激光空泡特性研究-论文.pdf

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1、第43卷第3期红外与激光工程2014年3月Vo1．43No．3InfraredandLaserEngineeringMar．2014不同环境压强下激光空泡特性研究王晓宇，王江安，宗思光，刘涛，李胜勇，梁善永(海军工程大学电子工程学院，湖北武汉430033)摘要：构建了激光空泡测量实验平台，使用脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡，由水听器对激光空泡渍灭辐射声信号进行接收，利用充气泵对高压水箱内的气压进行精确控制。通过仿真计算和实验对不同环境压强下的激光空泡特征和其渍灭时辐射声信号的峰值变化特性进行了

2、研究。结果表明：当环境压强处在0．10．7MPa范围内变化时，随着环境压强的增大，激光空泡首次脉动周期和空泡最大半径逐渐减小，两者的变化速率逐渐减小。空泡溃灭时辐射声信号的峰值声压在0．1-0．4MPa内逐渐增大，在0．4～0．7MPa内逐渐减小，且增大速率大于减小速率。关键词：激光空泡；光击穿；激光声；压强中图分类号：TN249文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)03-0671-05Characteristicsoflaser．inducedbubblesindiferents

3、urroundingpressuresWangXiaoyu，WangJiangan，ZongSiguang，LiuTao，LiShengyong，LiangShanyong(DepartmentofElectronicEngineering，NavaJUniversityofEngineering，Wuhan430033，China)Abstract：Theexperimentalsystemforresearchonlaser—inducedbubblesindifferentsurroundi

4、ngpressureswasbuilt．Bubbleswereproducedbypulsedlaserfocusingintowater．Ahydrophonewasusedtoreceivetheacousticsignalsproducedbylaser—inducedbubblecollapse．Thepressureinsidethetankwasaccuratelycon~oHedbyanairpump．Characteristicsoflaser—inducedbubblesandp

5、eakpressureofacousticsignalsproducedbylaser-inducedbubblecollapseindifferentsurroundingpressureswereinvestigatedthroughsimulationandexperiment．Theresultsshowthatthemovementperiodandmaximumradiusoflaser—inducedbubblesdecreaseasthesurroundingpressureinc

6、reasesfrom0．1MPatO0．7MPagradually．Thepeakpressureofacousticsignalsproducedbylaser—inducedbubblecollapseincreasesassurroundingpressureincreasesbetween0．1-0．4MPa．andthatdecreasesassurroundingpressureincreasesbetween0．4—0．7MPa，thechangespeedoftheformeris

7、largerthanthatofthelatter．Keywords：laser-inducedbubble；opticalbreakdown；laser-inducedacousticsignal；pressure收稿日期：2013—07—05；修订日期：2013—08—03基金项目：国家高技术发展项目(51109217)；装备预研基金(51400010105JBl101)作者简介：王晓宇(1987一)，男，博士生，主要从事激光声方面的研究。Email：xiaoyu198725@sina．tom

8、导师简介：王江安(1951-)，男，教授，博士生导师，主要从事激光应用方面的研究。Email：gd)，fzx@163．corn672红外与激光工程第43卷强：k为气体的绝热系数。0引言水介质为理想、不可压缩流体，根据Lighthill方程【均】：高强度脉冲激光在水下聚焦，当聚焦区域的功率密度超过一定阈值时，会产生水介质的光击穿．在一=一+，_(3)t7～I．7in击穿区域产生高温高压等离子体，等离子体腔体形式中：p为声压；C。为液体中的声速；q为液体单位体成空泡，称为激光空泡。激光