技术领域
[0001] 本
发明涉及光电探测领域，具体涉及空泡光学探测领域，特别涉及固壁面上毫米级空泡的多点探测装置及方法。
背景技术
[0002] 空泡是自然界和人类生产生活中常见的一种物理现象，人们对该现象的关注主要起源于1897年英国“果敢号”鱼雷艇和几艘
蒸汽机船相继发生的螺旋桨效率严重下降事件。随着研究的深入，人们发现在固壁面附近产生的空泡在其溃灭过程中会产生朝向固壁面的射流，这也是导致螺旋桨
叶片受损和效率下降的主要原因之一。空泡的这种射流特性早期多被认为是负面效应，为人们所排斥。随着科学技术的进一步发展，一方面人们发现涉及空泡的领域越来越多，另一方面空泡的这种射流特性开始展现出其有利的一面。比如，在医疗领域中，结石附近空泡的射流特性可应用于
粉碎人体结石；在
生物领域，细胞附近空泡的射流特性可应用于细胞
薄膜穿刺。因此，对固壁面附近空泡的研究具有重要的现实意义。
[0003] 固壁面上空泡的动
力学行为是空泡的主要研究内容之一。在无限大固壁面的理想条件下，固壁面上的空泡呈现准半球形，空泡的最大泡半径和脉动周期可作为表征空泡动力学特性的两个重要参数。早期，人们对空泡的探测主要集中于对这两个参数的测量，其常用的探测方法主要可以分为两类：一类是基于摄影法的实验方法，如高速摄影法、纹影法、全息摄影法等；另一类是基于探测光束的实验方法，比如光束偏转法、光束透射法等。其中，最为理想的方式是高速摄影法。该方法利用高
帧率的高速摄像机，不仅可以获取空泡的最大泡半径和脉动周期，还可以观测固壁面上空泡形貌随时间的变化关系。高速摄影法的缺点是可用于进行空泡探测的高速摄影机帧率较高，价格极其高昂。而对于基于探测光束的实验方法，比较具有代表性的是2004年陈笑提出的光束偏转法，该方法尤其适用于对固壁面上准半球型空泡的最大泡半径和脉动周期进行测量，且测量装置简单，但由于测量结果基于空泡的高可重复性，为获得较为精准的测量结果，该方法的测量工作量巨大。此外，该方法不适用于探测固壁面上空泡的动力学行为，即空泡形貌随时间的变化关系。而事实上，随着固壁面上空泡研究的深入，研究对象已由准半球形的空泡向非对称空泡进行转变，此时仅仅测量空泡最大泡半径和脉动周期这两个参数已不能满足研究的需要。因此，在多数实验室没有足够财力购买高性能高速摄像机的背景下，研发一种相对廉价的，可对固壁面上空泡的动力学行为即空泡形貌随时间的变化关系进行探测的实验方法具有重要的意义。考虑到毫米量级是固壁面上空泡相关研究中较常见的空泡尺寸范围，研发一种低成本、高效率的可对固壁面上毫米级空泡的动力学行为进行探测的方法一样具有重要的意义。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种高效的可对固壁面上毫米级空泡的动力学行为进行多点探测的装置及方法。
[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种固壁面上毫米级空泡的多点探测装置，包括探测光束
激光器、第一柱面凹透镜、第一可调光学狭缝、第一柱面凸透镜、第二柱面凹透镜、第二可调光学狭缝、第二柱面凸透镜、等间距矩形光阑、第三柱面凹透镜、对探测光束进行聚焦的透镜组、带干涉滤波片的光电探测器组、示波器组、设有能透射探测光窗口的容器、含固壁面的物体以及多维平移台；
[0006] 其中，等间距矩形光阑包括n个矩形光阑，对探测光束进行聚焦的透镜组所包含的透镜数、带干涉滤波片的光电探测器组所包含的光电探测器数以及示波器组所包含的示波器数均为n；探测光束激光器、第一柱面凹透镜、第一可调光学狭缝、第一柱面凸透镜、第二柱面凹透镜、第二可调光学狭缝、第二柱面凸透镜、等间距矩形光阑、第三柱面凹透镜沿探测光束发射方向依次同轴设置，设有能透射探测光窗口的容器固定在位于等间距矩形光阑和第三柱面凹透镜之间的多维平移台上，含固壁面的物体固定在设有能透射探测光窗口的容器中；对探测光束进行聚焦的透镜组将经第三柱面凹透镜扩散的每一束探测光分别聚焦到带干涉滤波片的光电探测器组中对应的光电探测器上，带干涉滤波片的光电探测器组的输出端与示波器组一一对应相连。
[0007] 进一步地，所述第一柱面凹透镜、第一柱面凸透镜的轴向子午线与第一可调光学狭缝的缝隙中线同方向。
[0008] 进一步地，所述同方向中的方向平行于物体的固壁面。
[0009] 进一步地，所述第二可调光学狭缝的缝隙中线和等间距矩形光阑的长对称轴，与第二柱面凹透镜、第二柱面凸透镜、第三柱面凹透镜的轴向子午线均垂直于物体的固壁面且同方向，且该方向与探测光束激光器的发射方向以及第一可调光学狭缝的缝隙中线两两垂直。
[0010] 进一步地，在不发生光学衍射的前提下，所述等间距矩形光阑的每一个矩形光阑的宽小于等于0.3mm。
[0011] 进一步地，所述探测光束激光器采用光强分布为高斯分布的He-Ne激光器。
[0012] 基于上述固壁面上毫米级空泡的多点探测装置的探测方法，包括以下步骤：
[0013] 步骤1、利用探测光束激光器产生探测光束；
[0014] 步骤2、在确保含固壁面的物体没有遮挡住探测光束的情况下，调节各光学器件使探测光束激光器、第一柱面凹透镜、第一可调光学狭缝、第一柱面凸透镜、第二柱面凹透镜、第二可调光学狭缝、第二柱面凸透镜、等间距矩形光阑、第三柱面凹透镜同轴等高，并将第一可调光学狭缝和第二可调光学狭缝调节至缝隙最大；
[0015] 步骤3、调节第一柱面凹透镜和第一柱面凸透镜的间距，使经过第一柱面凸透镜的探测光束为平行光束，同时使第一柱面凹透镜和第一柱面凸透镜的组合对光束在第一柱面凹透镜和第一柱面凸透镜的屈光力子午线所在方向上扩束m倍；
[0016] 步骤4、缩小第一可调光学狭缝的缝隙宽度，直至通过第一可调光学狭缝后到达第一柱面凸透镜的探测光束不超出第一柱面凸透镜的有效聚焦面；
[0017] 步骤5、调节第二柱面凹透镜和第二柱面凸透镜的间距，使经过第二柱面凸透镜的探测光束为平行光束，同时使第二柱面凹透镜和第二柱面凸透镜的组合对光束在第二柱面凹透镜和第二柱面凸透镜的屈光力子午线所在方向上扩束m倍；
[0018] 步骤6、缩小第二可调光学狭缝的缝隙宽度，直至通过第二可调光学狭缝后到达第二柱面凸透镜的探测光束不超出第二柱面凸透镜的有效聚焦面，且通过第二柱面凸透镜后达到等间距矩形光阑的探测光束能够
覆盖等间距矩形光阑的所有矩形光阑，由此将通过等间距矩形光阑的探测光束调节为光强分布均匀的排状平行探测光束；且需确保排状平行探测光束的探测区域宽度l＝n·(w+s)-s大于被测空泡的最大直径，但小于物体的固壁面的最小径向尺寸；其中，w为等间距矩形光阑中每一个矩形光阑的宽度，s为相邻两个矩形光阑的间距；
[0019] 步骤7、调节对探测光束进行聚焦的透镜组和带干涉滤波片的光电探测器组的
位置，使经第三柱面凹透镜扩散的每一束探测光分别聚焦到带干涉滤波片的光电探测器组中对应的光电探测器上，并使得示波器组得到的每一个
信号电压均最大，分别记为Vi(max)，i＝1,2,…,n；
[0020] 步骤8、完全遮挡住探测光束，记录此时示波器组上得到的信号电压，分别记为Vi(min)；
[0021] 步骤9、调节多维平移台，使所述排状平行探测光束的传播方向平行于物体的固壁面，且物体的固壁面的中垂线处于排状平行探测光束的中心位置；继续调节多维平移台，使物体的固壁面向排状平行探测光束移动，同时观察示波器组的
波形变化，当示波器组中的每一个示波器波形信号电压都发生明显下降后，固定多维平移台，并记录此时示波器组得到的每一个信号电压，分别记为Vi(initial)；
[0022] 步骤10、利用高能激光在物体的固壁面上产生被测空泡，且确保排状平行探测光束的中心经过被测空泡产生位置，记录此时示波器组中显示的
电信号波形，分别记为Vi(t)；
[0023] 步骤11、以被测空泡产生位置为坐标原点o，第一柱面凹透镜的轴向子午线为x轴，第二可调光学狭缝的长对称轴为y轴，建立探测区域的xoy平面内各探测点由被测空泡引起的空间变化关系，通过分析该空间变化关系，即可得到探测区域内物体的固壁面上空泡的动力学行为。
[0024] 进一步地，步骤11所述探测区域的xoy平面内各探测点由被测空泡引起的空间变化关系的公式为：
[0025]
[0026] 式中，h为等间距矩形光阑中每一个矩形光阑的长度，f(xi)为空泡泡壁在y轴上的坐标Y随时间的变化关系，xi为第i个探测点的横坐标。
[0027] 本发明与
现有技术相比，其显著优点为：1)本发明实现了对固壁面上单个毫米级空泡的多点探测，能够获得固壁面上单个毫米级空泡的大致形貌随时间的变化关系，而不仅仅限于空泡最大泡半径和脉动周期；2)利用本发明的方法对固壁面上毫米级空泡的动力学行为进行探测时，仅需单次测量，大大降低了工作量；3)本发明的装置还可用于对毫米级非透明物体的动力学行为进行探测。
[0028] 下面结合
附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
[0029] 图1为本发明固壁面上毫米级空泡的多点探测装置的示意图，其中图(a)～(e)分别为其对应箭头所示位置的探测光束截面图。
[0030] 图2为本发明
实施例中固壁面上毫米级空泡产生位置的探测点所对应示波器获得的波形图，其中虚线框中的部分是由激光诱导空泡产生过程中激光光学击穿时
辐射出的冲击波所致。
[0031] 图3为本发明实施例中探测平面即xoy平面内固壁面上毫米级空泡的泡壁在y轴上的坐标Y随时间的变化关系图，其中虚线框中的部分是由激光诱导
空化泡产生过程中，激光光学击穿时辐射出的冲击波所致。
[0032] 图4为本发明实施例中空泡膨胀至最大
时空泡在探测平面即xoy平面内各探测点泡壁的坐标位置图。
[0033] 图5为本发明实施例中排状平行探测光束的光强分布均匀性测试图。
[0034] 图中附图标记及其对应部分为：1探测光束激光器；2第一柱面凹透镜；3第一可调光学狭缝；4第一柱面凸透镜；5第二柱面凹透镜；6第二可调光学狭缝；7第二柱面凸透镜；8等间距矩形光阑；9第三柱面凹透镜；10对探测光束进行聚焦的透镜组；11带干涉滤波片的光电探测器组；12示波器组；13设有能透射探测光窗口的容器；14含固壁面的物体；15多维平移台；16固壁面上毫米级空泡位置示意图。
具体实施方式
[0035] 结合图1，本发明提出的一种固壁面上毫米级空泡的多点探测装置，包括探测光束激光器1、第一柱面凹透镜2、第一可调光学狭缝3、第一柱面凸透镜4、第二柱面凹透镜5、第二可调光学狭缝6、第二柱面凸透镜7、等间距矩形光阑8、第三柱面凹透镜9、对探测光束进行聚焦的透镜组10、带干涉滤波片的光电探测器组11、示波器组12、设有能透射探测光窗口的容器13、含固壁面的物体14以及多维平移台15；
[0036] 其中，等间距矩形光阑8包括n个矩形光阑，对探测光束进行聚焦的透镜组10所包含的透镜数、带干涉滤波片的光电探测器组11所包含的光电探测器数以及示波器组12所包含的示波器数均为n；探测光束激光器1、第一柱面凹透镜2、第一可调光学狭缝3、第一柱面凸透镜4、第二柱面凹透镜5、第二可调光学狭缝6、第二柱面凸透镜7、等间距矩形光阑8、第三柱面凹透镜9沿探测光束发射方向依次同轴设置，设有能透射探测光窗口的容器13固定在位于等间距矩形光阑8和第三柱面凹透镜9之间的多维平移台15上，含固壁面的物体14固定在设有能透射探测光窗口的容器13中；对探测光束进行聚焦的透镜组10将经第三柱面凹透镜9扩散的每一束探测光分别聚焦到带干涉滤波片的光电探测器组11中对应的光电探测器上，带干涉滤波片的光电探测器组11的输出端与示波器组12一一对应相连。
[0037] 进一步地，第一柱面凹透镜2、第一柱面凸透镜4的轴向子午线与第一可调光学狭缝3的缝隙中线同方向。
[0038] 进一步地，上述同方向中的方向平行于物体14的固壁面。
[0039] 进一步地，第二可调光学狭缝6的缝隙中线和等间距矩形光阑8的长对称轴，与第二柱面凹透镜5、第二柱面凸透镜7、第三柱面凹透镜9的轴向子午线均垂直于物体14的固壁面且同方向，且该方向与探测光束激光器1的发射方向以及第一可调光学狭缝3的缝隙中线两两垂直。
[0040] 进一步地，在不发生光学衍射的前提下，上述等间距矩形光阑8的每一个矩形光阑的宽小于等于0.3mm。
[0041] 进一步地，上述探测光束激光器1采用光强分布为高斯分布的He-Ne激光器。
[0042] 示例性优选地，上述He-Ne激光器的
波长为632.8nm，光斑直径为2mm。
[0043] 基于上述固壁面上毫米级空泡的多点探测装置的探测方法，包括以下步骤：
[0044] 步骤1、利用探测光束激光器1产生探测光束；
[0045] 步骤2、在确保含固壁面的物体14没有遮挡住探测光束的情况下，调节各光学器件使探测光束激光器1、第一柱面凹透镜2、第一可调光学狭缝3、第一柱面凸透镜4、第二柱面凹透镜5、第二可调光学狭缝6、第二柱面凸透镜7、等间距矩形光阑8、第三柱面凹透镜9同轴等高，并将第一可调光学狭缝3和第二可调光学狭缝6调节至缝隙最大；
[0046] 步骤3、调节第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的间距，使经过第一柱面凸透镜4的探测光束为平行光束，同时使第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的组合对光束在第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的屈光力子午线所在方向上扩束m倍；
[0047] 步骤4、缩小第一可调光学狭缝3的缝隙宽度，直至通过第一可调光学狭缝3后到达第一柱面凸透镜4的探测光束不超出第一柱面凸透镜4的有效聚焦面；
[0048] 步骤5、调节第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的间距，使经过第二柱面凸透镜7的探测光束为平行光束，同时使第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的组合对光束在第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的屈光力子午线所在方向上扩束m倍；
[0049] 步骤6、缩小第二可调光学狭缝6的缝隙宽度，直至通过第二可调光学狭缝6后到达第二柱面凸透镜7的探测光束不超出第二柱面凸透镜7的有效聚焦面，且通过第二柱面凸透镜7后达到等间距矩形光阑8的探测光束能够覆盖等间距矩形光阑8的所有矩形光阑，由此将通过等间距矩形光阑8的探测光束调节为光强分布均匀的排状平行探测光束；且需确保排状平行探测光束的探测区域宽度l＝n·(w+s)-s大于被测空泡的最大直径，但小于物体14的固壁面的最小径向尺寸；其中，w为等间距矩形光阑8中每一个矩形光阑的宽度，s为相邻两个矩形光阑的间距；
[0050] 步骤7、调节对探测光束进行聚焦的透镜组10和带干涉滤波片的光电探测器组11的位置，使经第三柱面凹透镜9扩散的每一束探测光分别聚焦到带干涉滤波片的光电探测器组11中对应的光电探测器上，并使得示波器组12得到的每一个信号电压均最大，分别记为Vi(max)，i＝1,2,…,n；
[0051] 步骤8、完全遮挡住探测光束，记录此时示波器组12上得到的信号电压，分别记为Vi(min)；
[0052] 步骤9、调节多维平移台15，使所述排状平行探测光束的传播方向平行于物体14的固壁面，且物体14的固壁面的中垂线处于排状平行探测光束的中心位置；继续调节多维平移台15，使物体14的固壁面向排状平行探测光束移动，同时观察示波器组12的波形变化，当示波器组12中的每一个示波器波形信号电压都发生明显下降后，固定多维平移台15，并记录此时示波器组12得到的每一个信号电压，分别记为Vi(initial)；
[0053] 步骤10、利用高能激光在物体14的固壁面上产生被测空泡16，且确保排状平行探测光束的中心经过被测空泡16产生位置，记录此时示波器组12中显示的电信号波形，分别记为Vi(t)；
[0054] 步骤11、以被测空泡16产生位置为坐标原点o，第一柱面凹透镜2的轴向子午线为x轴，第二可调光学狭缝6的长对称轴为y轴，建立探测区域的xoy平面内各探测点由被测空泡16引起的空间变化关系，通过分析该空间变化关系，即可得到探测区域内物体14的固壁面上空泡的动力学行为。
[0055] 进一步地，上述步骤3和步骤5中的m大于等于60。
[0056] 进一步地，步骤11中探测区域的xoy平面内各探测点由被测空泡16引起的空间变化关系的公式为：
[0057]
[0058] 式中，h为等间距矩形光阑8中每一个矩形光阑的长度，f(xi)为空泡泡壁在y轴上的坐标Y随时间的变化关系，xi为第i个探测点的横坐标。
[0059] 下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述。
[0060] 实施例
[0061] 本实施例中固壁面上毫米级空泡的多点探测装置的探测方法，包括以下内容：
[0062] 步骤1、根据固壁面上毫米级空泡的多点探测装置示意图搭建光学探测系统。其中探测光束激光器1采用He-Ne激光光束(波长632.8nm，光斑直径为2mm，光强分布为高斯分布)；等间距矩形光阑8中矩形光阑的数量n为7，且每个矩形光阑大小相同，长h为5mm，宽w为0.3mm，相邻两个矩形光阑的间距s为0.5mm；由此，可对探测光束进行聚焦的透镜组10、带干涉滤波片的光电探测器组11以及示波器组12的数量均为7；容器13的材料为在波长为
632.8nm和1064nm附近透射率较高的光学玻璃，内部装满去离子
水；物体14为
铜质圆柱体靶材(高6mm，圆面半径为3mm)，固壁面为其中一个圆面；空泡16由Nd:YAG激光光束(波长
1064nm，脉宽7ns)聚焦于固壁面中心位置上产生。
[0063] 步骤2、在确保含固壁面的物体14没有遮挡住探测光束的情况下，调节各光学器件使探测光束激光器1、第一柱面凹透镜2、第一可调光学狭缝3、第一柱面凸透镜4、第二柱面凹透镜5、第二可调光学狭缝6、第二柱面凸透镜7、等间距矩形光阑8、第三柱面凹透镜9同轴等高，并将第一可调光学狭缝3和第二可调光学狭缝6调节至缝隙最大；
[0064] 步骤3、调节第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的间距，使经过第一柱面凸透镜4的探测光束为平行光束，同时使第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的组合对光束在第一柱面凹透镜2和第一柱面凸透镜4的屈光力子午线所在方向上扩束60倍；
[0065] 步骤4、缩小第一可调光学狭缝3的缝隙宽度，直至通过第一可调光学狭缝3后到达第一柱面凸透镜4的探测光束不超出第一柱面凸透镜4的有效聚焦面；
[0066] 步骤5、调节第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的间距，使经过第二柱面凸透镜7的探测光束为平行光束，同时使第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的组合对光束在第二柱面凹透镜5和第二柱面凸透镜7的屈光力子午线所在方向上扩束72倍；
[0067] 步骤6、缩小第二可调光学狭缝6的缝隙宽度，直至通过第二可调光学狭缝6后到达第二柱面凸透镜7的探测光束不超出第二柱面凸透镜7的有效聚焦面，且通过第二柱面凸透镜7后达到等间距矩形光阑8的探测光束能够覆盖等间距矩形光阑8的所有矩形光阑，由此将通过等间距矩形光阑8的探测光束调节为光强分布均匀的排状平行探测光束；且需确保排状平行探测光束的探测区域宽度l＝n·(w+s)-s大于被测空泡的最大直径，但小于物体14的固壁面的最小径向尺寸；其中，w为等间距矩形光阑8中每一个矩形光阑的宽度，s为相邻两个矩形光阑的间距；在本实施例中，物体14的固壁面的最小径向尺寸，即圆面的直径为
6mm，目标固壁面上的空泡最大直径不超过5mm，排状探测光束的探测区域宽度l＝n·(w+s)-s＝7×(0.3+0.5)-0.5＝5.1mm；
[0068] 步骤7、调节对探测光束进行聚焦的透镜组10和带干涉滤波片的光电探测器组11的位置，使经第三柱面凹透镜9扩散的每一束探测光分别聚焦到带干涉滤波片的光电探测器组11中对应的光电探测器上，并使得示波器组12得到的每一个信号电压均最大，分别记为Vi(max)，i＝1,2,…,7，通过计算机处理示波器信号，可读得V1(max)＝1.69V，V2(max)＝1.71V，V3(max)＝1.72V，V4(max)＝1.75V，V5(max)＝1.73V，V6(max)＝1.71V，V7(max)＝1.70V；
[0069] 步骤8、完全遮挡住探测光束，记录此时示波器组12上得到的信号电压，分别记为Vi(min)，通过计算机处理示波器信号，可读得V1(min)＝0.01V，V2(min)＝0.01V，V3(min)＝0.01V，V4(min)＝0.01V，V5(min)＝0.01V，V6(min)＝0.01V，V7(min)＝0.01V；
[0070] 步骤9、调节多维平移台15，使所述排状平行探测光束的传播方向平行于物体14的固壁面，且物体14的固壁面的中垂线处于排状平行探测光束的中心位置；继续调节多维平移台15，使物体14的固壁面向排状平行探测光束移动，同时观察示波器组12的波形变化，当示波器组12中的每一个示波器波形信号电压都发生明显下降后，固定多维平移台15，并记录此时示波器组12得到的每一个信号电压，分别记为Vi(initial)，通过计算机处理示波器信号，可读得V1(initial)＝1.49V，V2(initial)＝1.52V，V3(initial)＝1.55V，V4(initial)＝1.58V，V5(initial)＝1.58V，V6(initial)＝1.55V，V7(initial)＝1.56V；
[0071] 步骤10、利用高能激光在物体14的固壁面上产生被测空泡16，且确保排状平行探测光束的中心经过被测空泡16产生位置，记录此时示波器组12中显示的电信号波形，分别记为Vi(t)；
[0072] 步骤11、以被测空泡16产生位置为坐标原点o，第一柱面凹透镜2的轴向子午线为x轴，第二可调光学狭缝6的长对称轴为y轴，建立探测区域的xoy平面内各探测点由被测空泡16引起的空间变化关系为：
[0073]
[0074]
[0075]
[0076]
[0077]
[0078]
[0079]
[0080] 式中，f(xi)为空泡泡壁在y轴上的坐标Y随时间的变化关系，xi为第i个探测点的横坐标；通过分析上述空间变化关系，即可得到探测区域内物体14的固壁面上空泡的动力学行为。具体分析过程如下：
[0081] 以xoy平面内坐标原点即固壁面上空泡产生位置的探测点获得的电信号波形V4(t)为例(如图2所示)，通过公式转换后即可得到xoy平面内固壁面上空泡泡壁在y轴上的坐标Y随时间的变化关系(如图3所示)。而对于坐标原点的探测点，该探测点的空泡泡壁在y轴上的坐标即为空泡的半径。可以得到，固壁面上空泡在y轴方向上的最大泡半径Rmax＝1.75mm，空泡第一次脉动周期Tos1＝324μs。
[0082] 对其余6个探测点进行同样的分析，即可得到任意时刻xoy平面内各探测点空泡泡壁的坐标位置图。图4给出了空泡膨胀至最大，即Tmax＝162μs时空泡在xoy平面内各探测点泡壁的坐标位置图，由此得到了该时刻固壁面上空泡的大致形貌图。通过分析不同时刻的空泡形貌，即可实现对固壁面上空泡动力学行为的探测。
[0083] 本发明所提供的固壁面上毫米级空泡的多点探测方法最主要的前提是产生光强分布均匀的排状探测光束。基本原理是基于光强空间分布为高斯分布的探测光束，通过光学元件组提取高斯探测光束中心区域光强变化较缓的部分，再经过等间距矩形光阑8产生光强分布均匀的排状探测光束。在固壁面上毫米级空泡的多点探测装置搭建完成后，首先需要验证排状探测光束中的每一束“一字线”探测光束的光强分布均匀性。具体方法是依次对每一束“一字型”探测光束在y轴方向上进行逐步遮挡，并读取示波器显示的对应电压值。即首先遮挡所选“一字型”探测光束0.2mm的长度，读取示波器电压值；随后遮挡“一字型”探测光束0.4mm的长度，读取示波器电压值；直至所选“一字型”探测光束被完全遮挡，读取示波器电压值。对排状探测光束中的每一束“一字线”探测光束进行均匀性测试后，即可得到“一字型”探测光束被遮挡部分长度YC与对应示波器接收到的信号电压Voltage的关系图，如附图5所示。可以看到，本实例中7条“一字型”探测光束的光强分布均比较均匀，由此表明本发明的一种固壁面上毫米级空泡的多点探测方法是可行的。
[0084] 本发明实现了通过单次测量对固壁面上毫米级空泡动力学行为的探测，方法简单且高效。
