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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利激光加载含能材料爆速快速预测方法及系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116678917B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-27发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310656183.1，技术领域涉及：G01N25/54；该发明授权激光加载含能材料爆速快速预测方法及系统是由刘瑞斌;孙浩瀚;殷允嵩;李安;姚裕贵;钟李祥设计研发完成，并于2023-06-05向国家知识产权局提交的专利申请。

本激光加载含能材料爆速快速预测方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开的一种激光加载含能材料爆速快速预测方法及系统，属于含能材料爆轰性能检测领域。本发明使用脉冲激光与含能材料相互作用产生冲击波，利用单点的APD探测器通过记录并存储APD的电压变化，得到冲击波经过探测光束时的衰减信号，提取脉冲信号与距离含能材料表面不同高度各衰减峰之间的间隔时间；通过修正后的点爆炸模型拟合时间‑位置关系，获得相应的冲击波特征速度并与宏观爆速建立线性回归关系，实现对含能材料爆速的快速预测。本发明仅需5‑10mg样品，通过单点探测器实现对含能材料的冲击波速度的提取，得到冲击波特征速度；对冲击波速度和已知爆速线性拟合，预测含能材料爆速。本发明能够提高含能材料的研发效率，降低研发成本。

本发明授权激光加载含能材料爆速快速预测方法及系统在权利要求书中公布了：1.激光加载含能材料爆速快速预测方法，其特征在于：包括如下步骤， 步骤一：产生冲击波； 使用纳秒脉冲激光器，将激发能量调节到110mJ以上，通过透镜聚焦到样品表面下方预设位置，激光加载含能材料样品产生冲击波，以避免高能脉冲激光击穿空气带来的不确定性； 步骤二：探测冲击波； 以He-Ne激光器作为探测光光源；以硅基雪崩光电二极管作为探测器；利用直漆包铜线分别连接至探测器的阳极和阴极焊盘上，随后把焊接好的模块放在PCB板上用紫外固化胶固定，在固定结束后利用漆包铜线对探测器位置进行细微调节，以使探测光束精准打在探测器的感光面上，确保获得最佳的初始信号响应； 当探测激光通过冲击波区域时，冲击波密度分布并不均匀；探测光线通过冲击波扰动区域时，由于冲击波前沿密度较高，折射定律n1sinθ1＝n2sinθ2决定了当光线通过冲击波扰动区域后，其出射的位置会相对初始传播方向向下偏折；偏折后的光斑逐渐偏离探测器探测面的中心位置，由于光电探测器产生的光电流取决于入射光功率P,而入射光功率P＝A·I取决于照射面积A；因此当探测光束受到冲击波前沿的偏折后，位于探测器感光面上的光斑面积变少，会在原先信号的基础上产生一个衰减峰； 为了减少等离子体辐射光的影响；选用中心波长为635±20nm的带通滤波片，将其平行放置于探测器前方2.5cm～3cm处； 步骤三：电流电压转换； 模拟模块包括APD电源模块、APD电流电压转换模块；探测器引出的铜线一端接至电源模块，另一端接至电流电压转换模块；APD电源模块的主芯片输出电压由反馈引脚FB上的电压决定； 由于APD是具有内部增益的高速半导体光电探测器，只能将光子转化为电子，并产生一个放大的光电流信号；因此在电源模块后方添加电流电压转换模块并使其通过滤波电路，在将APD的倍增光生电流信号转换为电压信号的同时进行滤波；电信号从APD的P2引脚输出，进入运算放大器的反向输入端，形成一个负反馈放大电路，并将电压输出通过电容后，输出到后续数据采集模块采集并记录下来； 步骤四：数据采集； 从探测光束距离样品表面2mm起至完成测量后，同时调整激光聚焦透镜以及样品台的高度，让两者同步降低；每次测量通过预设步进步长，使探测距离变化范围为2～10mm；同时每次降低高度时，需要调节样品台的X轴和Y轴，使得激发激光每次打在新的样品表面上，避免因样品表面多次烧蚀产生全新化学物质所造成的影响； 步骤五：数据处理； 利用SVD滤波对信号进行去噪平滑处理；SVD降噪算法实现：1将采集的信号数据用Ak表示，Ak表示探测光与样品表面高度为k时所探测到的信号数据；将信号Ak分解为m×n的矩阵，即Ak→Am×nk；其中m、n分别为行数和列数，且m和n的乘积等于总的数据个数；2将信号Am×nk分解为三个矩阵的乘积，即Am×nk＝Um×n·∑m×n·Vm×n；其中U为m×m的幺正矩阵，V为n×n的幺正矩阵，∑为m×n的矩阵，其主对角线以外的元素全为0，且主对角线元素的数值按照从大到小的顺序排列，即σ1σ2σ3...；3将∑中除最大值σ1以外的所有值全部归0，得到∑1；将得到的∑1与U和V相乘，得到降噪后的信号A1m×nk；4计算σ1占所有σ的百分比，即判断是否满足条件：F预设阈值，若满足则去噪部分就此结束；若不满足条件则以降噪后的信号A1m×nk作为新的初始信号，重复1、2、3步骤直至满足预设降噪条件； 其次截取衰减信号范围；在整个信号范围内寻找最小值的位置，在得到一个衰减信号最小值的位置之后，以Xmin为中心前后分别截取像素点； 在将衰减信号相应的部分截取出来之后，分别对每次测量的衰减信号曲线进行拟合；将Xmin预设为0点，利用高斯线性进行拟合，拟合公式为：其中拟合参数为a1和b1；在第一次拟合结束后，求解其回归系数R2并判断R2预设值是否成立；若成立则拟合到此结束；若不成立，则进行二次拟合，即随后继续重复先前判断条件，直至进行至第i次，R2预设值成立，至此最终拟合的结果为： 在获得拟合的衰减信号之后，对冲击波到达时刻进行判断；在泵浦激光脉冲到达时定义信号的时间零点；信号衰减为最小的时刻为冲击波到达的时间；因此对拟合结果进行求导，并寻找的位置，记为xmin；随后对该位置进行还原，得到原始信号中冲击波到达的时间为t＝Xmin+xmin-1500*0.001us；重复上述步骤，实现将距离样品表面不同高度的信号数据全部处理，最终得到多组时间与距离的数据； 在得到时间与距离的数据后，利用公式拟合两者的关系；等离子体演化前期，冲击波前沿的压强远远大于环境气体的压强，即环境气体压强忽略不计；激光诱导冲击波传播前期用Sedov-Taylor原理来描述；冲击波前沿到爆炸中心的距离R和传播时间t之间的关系表示为：其中A和q为所需拟合的参数；在等离子体演化后期，高温高压等离子体核逐渐坍塌，此时环境气体压强不能忽略；冲击波在向外传播的过程中，受到来自环境气体的阻力，使得冲击波迅速衰减为声速；激光诱导冲击波传播后期用Drag模型原理来描述；冲击波前沿到爆炸中心的距离R和传播时间t之间的关系可以表示为：R＝R01-e-βt，其中R0和β为所需拟合的参数；由于所测量的范围时间和距离尺度上横跨冲击波传播的前后时期，因此对点爆炸模型进行改进：R＝Atq+vt；其中v＝R0·β；该改进后的点爆炸模型同时兼顾冲击波传播的前后时期，提高对冲击波传播的拟合精度；在得到相应的R-t拟合曲线后，对其求导即得到v-t曲线；即获得冲击波波速随时间演化的关系； 步骤六：通过建立的模型实现对含能材料爆轰速度预测； 在得到v-t曲线后，截取冲击波的特征速度，通过PLS方法建立不同含能材料特征速度与宏观爆速的线性回归关系，即实现对含能材料爆轰速度预测。

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