变温变压条件下硝基苯和硝基甲烷声速的实验研究

摘要

声速是指声波在样品中的传输速度，是与材料的很多物理、化学特性密切相关的重要参数。测量声速的方法有多种，其中冲击受激光散射的方法结合了激光超声法和光散射法的特点，而且具有全光非接触式测量的优点。含能材料在高温高压下的声速与其冲击反应过程密切相关，一直是人们关注的焦点。本文选择两种典型的液相含能材料硝基苯和硝基甲烷为对象，研究其内部声速的温度压力响应行为。
　　本文首先分析了不同声速测量方法的适用性和优缺点，并从中择取冲击受激光散射方法作为测量高温高压液体材料声速的方法，这种非接触式测量方法具有较小的衍射角度，可以在光路中置入限域高压装置，适宜高温高压下极端条件下的声速观测。选取灵敏度比较高的零差探测方法来放大实验信号，选取IR780染料来增大泵浦光（800 nm）的吸光度。
　　进而改进了原有的冲击受激光散射实验装置，使其适应高温和高压实验条件的需求。首先测量了硝基苯和硝基甲烷常温常压下的声速值，测量结果与理论值符合得相当好证明了实验系统的可靠性。在此基础上又观测了常压变温和常温变压条件下两种样品中的声速，探究了样品中声速的变化规律。实验表明，升温和升压对硝基苯和硝基甲烷中的声速的作用是相反的，声速随着温度的升高线性减慢，随着压力的升高非线性加快。
　　最后，结合上述研究，设计适合同时加温加压的实验装置，观测了高温高压共同作用条件下硝基苯和硝基甲烷的声速，分析了声速随温度和压力的变化关系，利用单独变温变压的声速响应函数模拟了高温高压同时作用下的声速实验数据，区分温度和压力对样品声速的贡献。模拟结果表明，在本文的温度和压力范围内，高温高压共同作用引起的硝基苯和硝基甲烷中声速的变化量可以用高温、高压单独作用下的声速变化量的线性叠加来表示。
　　本文首次利用全光非接触的冲击受激光散射方法观测了变温变压条件下典型液相含能材料硝基苯和硝基甲烷中的声速，为研究材料的冲击响应特性提供了重要的信息。

目录

第1章 绪 论

1.1课题来源及研究背景

1.2常用的声速测量方法简介

1.3变温变压条件下声速测量方面的研究现状及分析

1.4课题研究目的和意义

1.5课题的主要研究内容

第2章 冲击受激光散射系统搭建和理论分析

2.1实验理论分析

2.1.1 冲击受激光散射技术

2.1.2 零差探测技术

2.2零差式冲击受激光散射实验装置搭建和改进

2.3冲击受激光散射实验样品的选取

2.4本章小结

第3章 基于飞秒冲击受激光散射的声速测量

3.1常温常压下基于冲击受激光散射技术的液体声速测量

3.2常压变温下基于冲击受激光散射技术的液体声速测量

3.3常温变压下声速的测量

3.3.1 压力的实现

3.3.2 压力的标定

3.3.3 常温变压下声速与压力的关系

3.4 本章小结

第4章 高温高压共同作用下的声速测量

4.1变温变压装置的改进

4.2温度的校正

4.3变温变压下声速的测量

4.3.1 变温变压实验结果

4.3.2 实验结果模拟和分析

4.4测量声速的意义

4.5本章小结

结论

课题展望：

参考文献

声明

致谢