El sistema de interferómetro de velocidad para cualquier reflector ( VISAR ) es un sistema de medición de velocidad resuelto en el tiempo que utiliza interferometría láser para medir la velocidad superficial de los sólidos que se mueven a altas velocidades. [1] Para sólidos que experimentan impactos de alta velocidad o condiciones explosivas, VISAR traza la velocidad de la superficie libre contra el tiempo para mostrar el perfil de onda de choque de un material (Ver Figura). VISAR es una herramienta útil para determinar la relación presión-densidad de un material conocido como las condiciones Rankine-Hugoniot o simplemente el "Hugoniot".
En los últimos años, otra herramienta de medición de la velocidad de resolución temporal llamada velocimetría láser Doppler ha ganado popularidad en la comunidad de física de choque como complemento o reemplazo de VISAR. Este dispositivo es esencialmente un interferómetro de desplazamiento de la variedad Michelson normal . Como tal, requiere dispositivos de adquisición de datos extremadamente rápidos (osciloscopios digitales con anchos de banda de 10 GHz o más) y está limitado en el rango de velocidades que puede cubrir. A medida que la superficie se mueve, la luz reflejada interfiere consigo misma y se producen y registran "franjas" sinusoidales en la intensidad de la luz. Un ciclo de intensidad de luz o recuento de franjas indica un desplazamiento de la superficie correspondiente a una longitud de onda de la luz. La velocidad a la que se producen estas franjas es, por tanto, proporcional a la velocidad de la superficie. Para derivar un historial de velocidades, los datos de la franja (desplazamiento) deben diferenciarse con respecto al tiempo, generalmente mediante el análisis de Fourier . Esta diferenciación o paso de FA reduce inevitablemente la resolución temporal y la precisión del historial de velocidades.
El VISAR, por otro lado, está configurado para 'diferenciarse ópticamente' de modo que la variación de la intensidad de la luz debido a la interferencia varíe sinusoidalmente con la velocidad de la superficie, no con el desplazamiento. También llamado 'Interferómetro de pierna retardada', sigue siendo el método mejor y más preciso para registrar el historial de velocidad de superficies en movimiento rápido.
Los VISAR originales fueron construidos en los Laboratorios Nacionales y tenían haces de espacio libre en mesas ópticas con componentes ópticos discretos como películas divisorias de haz, espejos, placas de retardo de cuarto de onda, etalones de vidrio , tubos fotomultiplicadores de alto voltaje, láseres de iones de argón y pronto.
Las versiones modernas como el Mark IV-3000 de Martin, Froeschner & Associates (mfaoptics.com) implementan la misma disposición óptica completamente en fibra óptica monomodo con todos los componentes de telecomunicaciones de estado sólido como fotodiodos InGaAs, amplificadores de fibra dopada Er (EDFA) y láseres de pureza extremadamente alta (<2 kHz de ancho de línea). Se ha demostrado una resolución de velocidad de hasta 0,01 m / s con una resolución de tiempo <1ns.
Referencias
- ^ Barker, LM (1972). "Interferometría láser en la investigación de ondas de choque". Mecánica experimental . 12 (5): 209–215. doi : 10.1007 / BF02318100 . ISSN 0014-4851 .
Otras lecturas
- Meyers, Marc André (1994). Comportamiento dinámico de los materiales ([Online-Ausg.]. Ed.). Nueva York [ua]: Wiley. ISBN 978-0471582625.
- Fundamentos de VISAR