一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统

1.本发明涉及激光应用技术领域，是一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统。


背景技术：

2.大功率激光作为一种清洁工具，在各个领域的应用越来越广泛，在水下激光焊接和激光诱导液体喷发过程中，都会涉及到激光束和液体工质相互作用，液体工质吸收激光能量而沸腾膨胀，产生大量的气泡，气泡又会对激光进行多次的反射和折射，从而使得液体内部的激光能量分布非常复杂。为提高水下焊接质量和激光诱导液体喷发效率，需要深入研究激光束和液体工质作用过程，探究激光和液体作用过程中气泡的演化过程及作用空间的温度和压力演变情况，进而揭示激光和液体的作用机制。目前，多通过数值模拟手段研究激光和液体作用过程中气泡、温度和压力的分布和演变，很难直接观察激光束与液体工质作用过程中气泡的演变及温度、压力的演变。因此，亟需一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统。


技术实现要素：

3.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，由此解决目前依靠通过数值模拟手段研究激光和液体作用过程中气泡、温度和压力的分布和演变，很难直接观察激光束与液体工质作用过程中气泡的演变及温度、压力的演变的问题。
4.本发明提供了一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，本发明提供了以下技术方案：
5.一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，所述系统包括：激光输出头、光学组件模块、储液反应腔、温度监测模块、压力监测与控制模块和旁轴工业相机模块；
6.所述激光输出头作为激光束发生元件，位于实验系统的最前端位置，用于与一定功率的激光器通过光纤连接；
7.所述光学组件模块位于激光输出头后方，用于对激光光束准直和聚焦，所述储液反应腔位于光学组件模块后方，用于储存液体工质，并为激光束与液体工质并提供反应场所；
8.所述温度监测模块位于储液反应腔的上方，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程的温度变化情况；
9.所述压力监测与控制模块分别位于储液反应腔的上方与后方端部，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程中压力变化情况，并防止压力超过一定阈值；
10.所述旁轴高速相机模块位于储液反应腔外侧，观测轴线和激光束成垂直关系，用于监控激光束与液体发生反应过程。
11.优选地，光学组件模块由聚焦准直镜模块与光学镜片模块组成，分别位于激光输出头后方与储液反应腔前端；所述储液反应腔与光学组件模块中的光学镜片相连接，聚焦准直镜模块用于对输出激光束进行准直。
12.优选地，聚焦准直镜模块包括滑动支撑平台、伸缩支架、调节旋钮、支架站脚、储液反应腔前端压头；通过聚焦准直镜模块下方伸缩支架可改变其垂直方向高度，通过与伸缩支架连接的滑动支撑平台可实现聚焦准直镜的水平方向移动，从而满足空间内各方向激光光束的准直需求；调节旋钮对伸缩支架进行调节，支架站脚支撑伸缩支架，光学镜片模块用于对准直后的激光光束进行调焦，完成对激光束焦点半径和能量密度的调控。
13.优选地，储液反应腔由储液反应腔前端压头与储液反应腔体组成，腔体采用透明亚克力材料制成，用于储存与激光束反应的液体并提供反应场所；当调整后的激光束进入储液反应腔内并与反应腔内的液体工质发生反应作用。
14.优选地，储液反应腔外部的长宽高尺寸规格是100mm
×
40mm
×
40mm，内部腔体尺寸规格为60mm
×
20mm
×
20mm，上方预留温度监测模块安装孔直径m10，上方与后端压力控制与监测模块安装孔直径分别为m8与m10。
15.优选地，伸缩支架边长为5cm的钢制材料构成，伸缩范围为0-20cm；滑动支撑平台主体为20
×
10
×
3cm的矩形方块，上部有t型滑槽用于固定光学聚焦准直镜，且中心位置处的水平方向调节范围为
±
10cm。
16.优选地，激光输出头采用qbh接口，激光器采用ysm-3000c激光器，中心波长为1064
±
5nm，最大输出功率3000w。
17.一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法，所述方法包括以下步骤：
18.通过光学组件模块对激光束进行准直和聚焦，调整激光束的焦点半径和能量密度，使激光束与储液反应腔体中液体发生反应；
19.通过温度监测模块检测反应腔内的温度变化，压力监测模块用于监测储液反应腔内压力变化，腔内压力控制模块根据储液反应腔耐压极限设置阈值；
20.通过旁轴高速摄像机模块对激光束与反应腔内液体的反应过程进行监测与记录。
21.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。
22.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。
23.本发明具有以下有益效果：
24.本发明采用光学组件模块对于激光束起到调节与控制作用，能够按实验需求对激光束的准直、焦点半径和能量密度等特性进行精确调整，为研究不同特性激光与液体工质作用机制提供便利；
25.本发明采用温度监测模块、压力监测与控制模块、旁轴高速相机模块、分别获取温度信号，压力信号以及图像信号，能够精准地监测激光与液体反应中气泡演化、温度变化和压力变化，保证了监测数据的可靠性和稳定性；
26.本发明采用储液反应腔是液体工质存储容器，也是激光与液体反应空间，同时储液反应腔还是多种监测与控制模块的载体，通过储液反应腔内置接口，将整套实验系统的
核心组件高度集成在一起。储液腔采用透明亚克力材料，既能保证其具有良好的密封性能和加工性能，其材料透明的特性便于旁轴高速相机对气泡演化过程的监测与记录。
27.储液反应腔尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏，提升了储液反应腔的使用寿命与可靠性。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为实验系统结构图；
30.图2为聚焦准直镜模块结构图；
31.图3为储液反应腔结构图。
32.其中，1-激光输出头，2-光学组件模块，3-储液反应腔，4-温度监测模块，5-压力监测与控制模块，6-旁轴工业相机模块，7-聚焦准直镜模块，8-滑动支撑平台，9-伸缩支架，10-调节旋钮，11-支架站脚，12-储液反应腔前端压头，13-储液反应腔体。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.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；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
38.具体实施例一：
39.根据图1至图3所示，本发明为解决上述技术问题采取的具体优化技术方案是：本发明涉及一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统。
40.本发明提供一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，所述系统包括：激光
输出头1、光学组件模块2、储液反应腔3、温度监测模块4、压力监测与控制模块5和旁轴工业相机模块6；
41.所述激光输出头1作为激光束发生元件，位于实验系统的最前端位置，用于与一定功率的激光器通过光纤连接；
42.所述光学组件模块2位于激光输出头1后方，用于对激光光束准直和聚焦，所述储液反应腔3位于光学组件模块2后方，用于储存液体工质，并为激光束与液体工质并提供反应场所；
43.所述温度监测模块4位于储液反应腔3的上方，与储液反应腔3通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程的温度变化情况；
44.所述压力监测与控制模块5分别位于储液反应腔3的上方与后方端部，与储液反应腔3通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程中压力变化情况，并防止压力超过一定阈值；
45.所述旁轴工业相机模块6位于储液反应腔3外侧，观测轴线和激光束成垂直关系，用于监控激光束与液体发生反应过程。
46.所述激光头输出光束、光学组件模块与储液反应腔需要基本保持同轴同路；
47.所述压力监测与控制模块包括压力传感器与泄压阀组成，且通过螺纹连接于储液反应腔上，完成对腔内压力的实时监测与控制；压力传感器监测腔内压力变化并实现可视化输出，泄压阀实时调腔内压强，避免腔内压力超过阈值引发危险；
48.旁轴高速相机模块下部支架可进行高度升降与角度调整，满足对反应过程在不同位置与角度的监测与记录。
49.所述储液反应腔的尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏。
50.本发明采用储液反应腔是液体工质存储容器，也是激光与液体反应空间，同时储液反应腔还是多种监测与控制模块的载体，通过储液反应腔内置接口，将整套实验系统的核心组件高度集成在一起。储液腔采用透明亚克力材料，既能保证其具有良好的密封性能和加工性能，其材料透明的特性便于旁轴高速相机对气泡演化过程的监测与记录。
51.具体实施例二：
52.本技术实施例二与实施例一的区别仅在于：
53.光学组件模块2由聚焦准直镜模块7与光学镜片模块组成，分别位于激光输出头1后方与储液反应腔3前端；所述储液反应腔3与光学组件模块2中的光学镜片相连接，聚焦准直镜模块7用于对激光光束的聚焦激光输出头1输出激光束进行准直。
54.具体实施例三：
55.本技术实施例三与实施例二的区别仅在于：
56.聚焦准直镜模块7包括滑动支撑平台8、伸缩支架9、调节旋钮10、支架站脚11、储液反应腔前端压头12；通过聚焦准直镜模块7下方伸缩支架9可改变垂直方向高度，通过与伸缩支架9连接的滑动支撑平台8可实现聚焦准直镜的水平方向移动，从而满足空间内各方向激光光束的准直需求；调节旋钮10对伸缩支架9进行调节，支架站脚11支撑伸缩支架9，光学镜片模块用于对准直后的激光光束进行调焦，完成对激光束焦点半径和能量密度的调控。
57.光学聚焦准直镜模块中的聚焦准直镜7的型号ybt-jj254，焦距
±
1％，尺寸公差
±
0.02mm，厚度公差
±
0.2mm，面型λ/10，表面质量20/10，偏心3arcmin。
58.光学镜片模块中的光学镜片型号ybt，尺寸公差
±
0.1mm，厚度公差
±
0.1mm，平行度30s。
59.具体实施例四：
60.本技术实施例四与实施例三的区别仅在于：
61.储液反应腔3由储液反应腔前端压头12与储液反应腔体13组成，腔体采用透明亚克力材料制成，用于储存与激光束反应的液体并提供反应场所；当调整后的激光束进入储液反应腔3内并与反应腔内的液体工质发生反应作用。
62.具体实施例五：
63.本技术实施例五与实施例四的区别仅在于：
64.储液反应腔3外部的长宽高尺寸规格是100mm
×
40mm
×
40mm，内部腔体尺寸规格为60mm
×
20mm
×
20mm，上方预留温度监测模块4安装孔直径m10，上方与后端压力控制与监测模块安装孔直径分别为m8与m10。
65.储液反应腔尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏，提升了储液反应腔的使用寿命与可靠性。
66.具体实施例六：
67.本技术实施例六与实施例五的区别仅在于：
68.伸缩支架9边长为5cm的钢制材料构成，伸缩范围为0-20cm；滑动支撑平台8主体为20
×
10
×
3cm的矩形方块，上部有t型滑槽用于固定光学聚焦准直镜，且中心位置处的水平方向调节范围为
±
10cm。
69.具体实施例七：
70.本技术实施例七与实施例六的区别仅在于：
71.激光输出头1采用qbh接口，激光器采用ysm-3000c激光器，中心波长为1064
±
5nm，最大输出功率3000w。
72.温度监测模块4由温度传感器及相应软件系统组成。当激光与储液腔内液体发生反应时，位于储液反应腔上方的温度监测模块对整个反应过程的温度进行监测。
73.温度传感器型号e52-pay，温度精度等级为0.2级，湿度精度等级为0.5级，供电电源为+7.5～30v，工作温度单位为-196℃～450℃，保护管直径为3.2mm。
74.压力监测与控制模块5由压力传感器和泄压阀及相应软件系统组成。当激光与储液腔内液体发生反应时，位于储液反应腔后端的压力传感器的对整个反应过程的压力进行监测，位于储液反应腔上方的泄压阀对反应过程的压力进行实时控制，调整腔内压力，避免腔内压力超过阈值引发危险。
75.压力传感器的型号hm90，精度0.1％fs，量程2.5mpa，最大频率700khz。
76.泄压阀的型号a28x-16p，直径12.7mm，公称压力1.0mpa，调压范围0.05～0.9mpa，介质温度0～100℃。
77.旁轴高速摄像机模块6位于激光输出头1、光学组件模块、储液反应腔3同轴一旁，对激光与液体发生反应时的过程进行监测与记录。
78.旁轴高速相机的芯片规格是12.48mm
×
9.99mm，分辨率为3384
×
2710，对应帧率为
3000fps，镜头的焦距为35mm。
79.具体实施例八：
80.本技术实施例八与实施例七的区别仅在于：
81.本发明提供了一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统及方法，该发明既实现了对激光束特性调整，又实现了对储液反应腔内液体状态温度信号、压力图像信号进行监测与控制。该发明通过监测与记录激光与液体反应过程，解释反应现象，揭示激光与液体工质作用机理。
82.本发明提供一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法，所述方法包括以下步骤：
83.通过光学组件模块2对激光束进行准直和聚焦，调整激光束的焦点半径和能量密度，使激光束与储液反应腔体13中液体发生反应；
84.通过温度监测模块4检测反应腔内的温度变化，压力监测模块用于监测储液反应腔内压力变化，腔内压力控制模块根据储液反应腔耐压极限设置阈值；
85.本发明采用温度监测模块、压力监测与控制模块、旁轴高速相机模块、分别获取温度信号，压力信号以及图像信号，能够精准地监测激光与液体反应中气泡演化、温度变化和压力变化，保证了监测数据的可靠性和稳定性；
86.通过旁轴高速摄像机模块对激光束与反应腔内液体的反应过程进行监测与记录。
87.本发明采用光学组件模块对于激光束起到调节与控制作用，能够按实验需求对激光束的准直、焦点半径和能量密度等特性进行精确调整，为研究不同特性激光与液体工质作用机制提供便利；
88.本发明采用温度监测模块、压力监测与控制模块、旁轴高速相机模块、分别获取温度信号，压力信号以及图像信号，能够精准地监测激光与液体反应中气泡演化、温度变化和压力变化，保证了监测数据的可靠性和稳定性。
89.储液反应腔尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏，提升了储液反应腔的使用寿命与可靠性。
90.具体实施例九：
91.本技术实施例九与实施例八的区别仅在于：
92.本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。
93.具体实施例十：
94.本技术实施例十与实施例九的区别仅在于：
95.本发明提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。
96.具体实施例十一：
97.本技术实施例十一与实施例十的区别仅在于：
98.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，由此解决目前依靠通过数值模拟手段研究激光和液体作用过程中气
泡、温度和压力的分布和演变，很难直接观察激光束与液体工质作用过程中气泡的演变及温度、压力的演变的问题。
99.为实现上述目的，为探究激光与液体反应变化过程，本发明提出了一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，由此解释激光与液体反应现象，揭示激光与液体工质作用机理。
100.本发明提供一种用于探究激光与液体工质作用机理的实验系统，包括：激光输出头、光学组件模块、储液反应腔、温度监测模块、压力监测与控制模块及旁轴高速相机模块；
101.所述激光输出头位于整个实验系统最前端，用于与一定功率的激光器通过光纤连接；
102.所述光学组件模块位于激光输出头后方，用于对激光光束准直和聚焦，通过准直镜对激光束进行准直，通过聚焦镜调整激光束的焦点位置和能量密度，通过调整获得满足作用半径和能量密度的光束，便于研究不同能量密度和光束半径对液体工质的作用效果；
103.所述储液反应腔位于光学组件模块后方与光学组件模块中的光学镜片相连接，用于储存液体工质，并为激光束与液体工质并提供反应场所；
104.所述温度监测模块位于储液反应腔的上方，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程的温度变化情况；
105.所述压力监测与控制模块分别位于储液反应腔的上方与后方端部，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程中压力变化情况，并防止压力超过一定阈值；
106.所述旁轴高速相机模块位于储液反应腔外侧，观测轴线和激光束成垂直关系，用于监控激光束与液体发生反应过程。
107.所述光学组件模块包括：光学准直模块与光学聚焦模块；
108.所述光学准直模块，用于将所述激光输出头输出激光束进行准直，通过模块下方可变支撑杆可改变垂直方向高度，通过与支撑杆连接平台滑道可实现光学准直镜的水平方向移动，从而满足空间内各方向激光光束的准直需求；
109.所述光学聚焦模块，用于对准直后的激光束进行聚焦，完成对激光束焦点位置与能量密度的调控，从而获得满足实验需要的光束半径和能量密度。
110.所述储液反应腔采用透明亚克力材料一体成型，用于储存与激光光束反应的液体工质并提供反应空间，同时储液反应腔加工有温度监测模块和压力监测与控制模块接口，为其他模块的集成提供载体；
111.所述激光头输出光束、光学组件模块与储液反应腔需要基本保持同轴同路；
112.所述温度监测模块由温度传感器组成，且通过螺纹与储液反应腔上连接，完成对腔内液体温度的实时监测；
113.所述压力监测与控制模块包括压力传感器与泄压阀组成，且通过螺纹连接于储液反应腔上，完成对腔内压力的实时监测与控制；压力传感器监测腔内压力变化并实现可视化输出，泄压阀实时调腔内压强，避免腔内压力超过阈值引发危险；
114.所述旁轴高速相机模块下部支架可进行高度升降与角度调整，满足对反应过程在不同位置与角度的监测与记录。
115.所述储液反应腔的尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光
束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏。
116.本发明采用光学组件模块对于激光束起到调节与控制作用，能够按实验需求对激光束的准直、焦点半径和能量密度等特性进行精确调整，为研究不同特性激光与液体工质作用机制提供便利；
117.本发明采用温度监测模块、压力监测与控制模块、旁轴高速相机模块、分别获取温度信号，压力信号以及图像信号，能够精准地监测激光与液体反应中气泡演化、温度变化和压力变化，保证了监测数据的可靠性和稳定性。
118.储液反应腔尺寸设计应充分考虑不同液体工质对激光束的吸收率，在激光束传播到腔体另一端时，能量被充分吸收，保证腔体和构件不被激光损坏，提升了储液反应腔的使用寿命与可靠性。
119.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。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至少一个该特征。在本发明的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数
据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
120.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
121.以上所述仅是一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统的优选实施方式，一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：所述系统包括：激光输出头、光学组件模块、储液反应腔、温度监测模块、压力监测与控制模块和旁轴工业相机模块；所述激光输出头作为激光束发生元件，位于实验系统的最前端位置，由激光输出头发射出额定功率激光光束；所述光学组件模块位于激光输出头后方，用于对激光光束准直和聚焦，所述储液反应腔位于光学组件模块后方，用于储存液体工质，并为激光束与液体工质并提供反应场所；所述温度监测模块位于储液反应腔的上方，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程的温度变化情况；所述压力监测与控制模块分别位于储液反应腔的上方与后方端部，与储液反应腔通过螺纹连接，用于监测激光与液体工质作用过程中压力变化情况，并防止压力超过一定阈值；所述旁轴工业相机模块位于储液反应腔外侧，观测轴线和激光束成垂直关系，用于监控激光束与液体发生反应过程。2.根据权利要求1所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：光学组件模块由聚焦准直镜模块与光学镜片模块组成，分别位于激光输出头后方与储液反应腔前端；所述储液反应腔与光学组件模块中的光学镜片相连接，聚焦准直镜模块用于对激光光束的聚焦激光输出头输出激光束进行准直。3.根据权利要求2所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：聚焦准直镜模块包括滑动支撑平台、伸缩支架、调节旋钮、支架站脚、储液反应腔前端压头；通过聚焦准直镜模块下方伸缩支架可改变垂直方向高度，通过与伸缩支架连接的滑动支撑平台可实现聚焦准直镜的水平方向移动，从而满足空间内各方向激光光束的准直需求；调节旋钮对伸缩支架进行调节，支架站脚支撑伸缩支架，光学镜片模块用于对准直后的激光光束进行调焦，完成对激光束焦点半径和能量密度的调控。4.根据权利要求3所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：储液反应腔由储液反应腔前端压头与储液反应腔体组成，腔体采用透明亚克力材料制成，用于储存与激光束反应的液体并提供反应场所；当调整后的激光束进入储液反应腔内并与反应腔内的液体工质发生反应作用。5.根据权利要求4所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：储液反应腔外部的长宽高尺寸规格是100mm
×
40mm
×
40mm，内部腔体尺寸规格为60mm
×
20mm
×
20mm，上方预留温度监测模块安装孔直径m10，上方与后端压力控制与监测模块安装孔直径分别为m8与m10。6.根据权利要求5所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：伸缩支架边长为5cm的钢制材料构成，伸缩范围为0-20cm；滑动支撑平台主体为20
×
10
×
3cm的矩形方块，上部有t型滑槽用于固定光学聚焦准直镜，且中心位置处的水平方向调节范围为
±
10cm。7.根据权利要求6所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统，其特征是：激光输出头采用qbh接口，激光器采用ysm-3000c激光器，中心波长为1064
±
5nm，最大输出功率3000w。8.一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法，其特征是：所述方法包括以下步骤：通过光学组件模块对激光束进行准直和聚焦，调整激光束的焦点半径和能量密度，使
激光束与储液反应腔体中液体发生反应；通过温度监测模块检测反应腔内的温度变化，压力监测模块用于监测储液反应腔内压力变化，腔内压力控制模块根据储液反应腔耐压极限设置阈值；通过旁轴高速摄像机模块对激光束与反应腔内液体的反应过程进行监测与记录。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求8所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。10.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，当所述处理器运行所述存储器存储的计算机程序时，所述处理器执行根据权利要求8所述的一种探究激光与液体工质作用机理的实验方法。

技术总结
本发明是一种探究激光与液体工质作用机理的实验系统。本发明属于激光应用领域，通过光学组件模块对激光束进行准直和聚焦，调整激光束的焦点半径和能量密度，使激光束与储液反应腔体中液体发生反应，温度监测模块用于检测反应腔内的温度变化，压力监测模块用于监测储液反应腔内压力变化，腔内压力控制模块根据储液反应腔耐压极限设置阈值，避免腔内压力过大引发危险，旁轴高速摄像机模块对激光束与反应腔内液体的反应过程进行监测与记录。通过本发明在对激光与液体工质作用机理研究过程中，实时获取液体从于激光束接触到气化过程的演变过程及温度、压力演变过程，对探究激光与液体工质作用的机理具有重要意义。工质作用的机理具有重要意义。工质作用的机理具有重要意义。


技术研发人员：曹龙超 周嘉诚 周奇 刘华坪 马修泉 张丽彬 祁婷 武玉琴
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2022/11/1