利用智能手机居家测量声速和重力加速度

利用两部智能手机,借助手机软件phyphox在家进行了多普勒效应实验.两部手机分别作为接收器和声源,让接收器和声源分别做自由落体运动,测得了接收频率和运动速度随时间的变化曲线,通过对数据的处理得到了声速和重力加速度值,并和理论值进行了对比,验证了用手机进行多普勒效应实验的可靠性,为以后实验的进行以及数据处理提供了参考.     

基于激光的测量技术在燃烧流场诊断中的应用

分析了工业发动机湍流燃烧场诊断的需求和面临的挑战,介绍了燃烧流场组分浓度、温度和速度等主要参数的激光测量技术,给出了其基本原理、在燃烧场诊断中的应用和国内外研究现状,分析了不同技术的特点及其适用性。简介了多参数综合诊断的作用和进展。对目前诊断和测量存在的主要问题和发展趋势进行了探讨。     

EAST中央控制系统

描述了EAST中央控制系统和EAST虚拟合作实验室系统的体系结构和各个部分的主要功能和设计思想。EAST中央控制系统主要功能是协调统一各个控制、诊断、采集子系统,为各个子系统提供统一的控制接口。EAST中央控制系统制定和规范了与各分控系统之间的通信协议,加强了对各分控系统的控制,统一和规范了控制数据的发布和控制参数的设置。系统按照功能模块设计和实施,有效地提高了系统的升级和扩展能力。     

基于虚拟仪器的舵机综合测试系统设计

为了在实验室条件下模拟舵机系统实际飞行时所受的气动载荷,实现舵机部件和整机的动静态测试,设计了基于虚拟仪器的舵机综合测试系统。针对舵机测试系统自动化化和综合化需求,基于PXI架构和LabWindows/CVI平台,完成了测试系统的硬件设计和软件设计,采用异步定时器实现了实时数据采集,采用tdms数据流实现了大容量高速数据的记录,运用多线程实现了良好的人机交互与流畅的曲线显示,采用ActiveX技术调用Excel实现了测试报表的自动生成。使用和测试结果表明,该测试系统显著提高了舵机测试的效率和精确度以及自动化水平,使用方便,性能稳定,为舵机性能测试和设计优化提供了可靠保障。     

传感器在固体熔化凝固实验中的运用

基于固体的熔化和凝固实验的传统做法,结合现代测量技术对其进行了改进,对晶体海波和非晶体石蜡的熔化和凝固进行了全程监控,取得了很好的实验效果并节省了实验时间,提高了实验的准确性.     

旋光仪的改进和实验功能拓展

设计制作了多功能旋光仪,通过光电采集系统和单片机控制电路,实现了光强的识别和记录,实现了旋转角、旋光率或溶液浓度测量结果的自动计算和显示,提高了测量的准确度和测量速度.     

HL-2A装置辅助加热高压电源控制系统的设计与实现

研制了HL-2A装置LHCD和ECRH系统使用的高压电源,其电源拓扑分别为晶闸管交流调压型和星点控制型高压电源,通过高压脉冲调制器给LHCD和ECRH系统供电,采用了波头补偿、前馈和反馈相结合的控制方法,弥补了电源拓扑本身固有的瞬态特性不足和发电机输出的不稳定性,使电源输出电压输出平顶的稳定度优于1%。介绍了高压电源的主回路结构,对高压电源的控制进行了论述,同时给出了实验结果。     

基本型脉管制冷机的全三维数值模拟计算

建立了基本型脉管制冷机的三维物理和数学模型,在可压缩流动程序的基础上,开发了基本型脉管制冷机的三维非稳态可压缩交变流动与传热耦合计算的数值模拟计算程序。考察了截面平均参数在一个周期内随时间的变化情况,详细分析了脉管内的流场和温度场以及其他各主要参数的变化,对脉管制冷机的工作过程和制冷机理有了进一步的了解和认识,为脉管制冷机的结构改进和实用化奠定了一定的基础。     

办好理科基地,为建设创新型国家培养优秀的后备人才

北京师范大学国家物理学基础科学人才培养基地在建设过程中,坚持贯彻“以学生为本,加强基础,拓宽口径,强化创新意识和能力的培养,促进知识、能力和素质协调发展”的教育理念,改革和完善了课程体系,充实和更新了教学内容,加强了课程建设和教材建设的力度,改善了教学软硬件条件,师资队伍完成了新老交替,并始终保持在较高的水平上.基地建设10年来,人才培养质量逐年提高.     

基于数据模型的卫星XTCE文件设计及应用

对XTCE的内容和特点进行了介绍,给出了基于数据模型的卫星XTCE文件设计思路,详细描述了XTCE文件中空间系统,遥测遥控统一模型的设计方法,以及XTCE文件的应用方法;基于数据模型的卫星XTCE文件设计方法在实际项目中的应用表明,该方法可以快速、高效的进行XTCE文件的设计和修改,简化了卫星数据交换格式设计的流程,增强了数据交换格式的通用性和继承性,促进了各应用系统间的信息交换,提高了卫星研制的效率和可靠性。     

基于三次样条插值的光纤F-P传感器傅里叶变换解调研究

从傅里叶变换原理入手,对不插值傅里叶变换解调和高斯频谱插值方法的误差进行了分析.介绍了三次样条插值的原理,通过三次样条插值得到输出光强信号对光频率均匀采样光谱.从光纤F-P传感器的腔长由20 μm以0.02 μm步长匀速增加至120 μm的仿真分析得出,经过三次样条插值后再进行傅里叶变换解调的精度相对频率插值法更高.在此基础上,采用美国Ocean Optics公司生产的USB2000型光谱仪和Melles Griot公司的17MAX600型光纤对准微动台(精度达0.01 μm)搭建了实验系统并进行了对比实验.结果表明,基于三次样条插值的傅里叶变换解调方法误差在0.06 μm以内.     

数字全息图的非同步采样对再现像的影响

基于香农采样定理和傅里叶频谱分析,通过模拟数字全息光栅的实验,对非同步采样数字全息图的一些基本问题进行了分析。模拟实验结果表明：全息图透射率函数中的低频调制现象随非同步采样光栅空间频率的增大而变得更明显;全息图再现过程中的频谱泄漏使再现波前发生高频起伏,其影响大小取决于非同步采样的偏离程度,与光栅本身的空间频率无关。另由数值模拟实验表明,频谱泄漏对再现波前的影响可通过数字全息图加窗切趾方法来抑制,以提高再现像质量。     

光纤傅里叶变换光谱仪干涉图的对称化处理

偏离中心条纹的抽样以及光纤干涉仪的缺陷引起光纤傅里叶变换光谱仪(FFTS)输出的干涉图不对称,导致由傅里叶余弦变换计算得到的光谱带有相位误差,影响光谱的线型。文章首次将卷积方法应用到光纤傅里叶变换光谱仪中干涉图的对称化处理,利用干涉图的中心部分计算出相位误差,通过傅里叶变换得到了对称化处理函数,用卷积运算在时域完成了光谱的相位误差校正。实验研究表明,在FFTS中该方法能在时域有效地实现干涉图对称化,校正了光谱的相位误差。该方法不仅克服了双边干涉图的缺点,而且校正的结果有较高的准确度。     

Polar Fourier transforms of radially sampled NMR data

Radial sampling of the NMR time domain has recently been introduced to speed up data collection significantly. Here, we show that radially sampled data can be processed directly using Fourier transforms in polar coordinates. We present a comprehensive theoretical analysis of the discrete polar Fourier transform, and derive the consequences of its application to radially sampled data using linear response theory. With adequate sampling, the resulting spectrum using a polar Fourier transform is indistinguishable from conventionally processed spectra with Cartesian sampling. In the case of undersampling in azimuth--the condition that provides significant savings in measurement time-the correct spectrum is still produced, but with limited distortion of the baseline away from the peaks, taking the form of a summation of high-order Bessel functions. Finally, we describe an intrinsic connection between the polar Fourier transform and the filtered backprojection method that has recently been introduced to process projection-reconstruction NOESY data. Direct polar Fourier transformation holds great potential for producing quantitatively accurate spectra from radially sampled NMR data.     

Papoulis-like generalized sampling expansions in fractional Fourier domains and their application to superresolution

We present a generalized convolution theorem in the fractional Fourier domains that preserves the convolution theorem of the conventional Fourier transform. The Papoulis-like generalized sampling expansions in the fractional Fourier domains using this generalized convolution theorem are also derived and it is shown that the classical generalized Papoulis sampling expansion is a special case of it. Its application in the context of the image superresolution is also discussed.     

傅变光谱仪数据处理中相位误差非线性的分析及对Mertz相位修正方法的讨论

傅里叶变换成像光谱仪在遥感应用中是一种很重要的科学仪器,在傅里叶变换光谱仪信号处理中存在相位误差的问题,文章阐述了相位误差产生的原因,分析了由零点采样偏移带来的相位误差的非线性,说明了产生这种非线性的原因是干涉图为有限长的离散序列,从一个新的角度通过数学推导的结果给出了这种非线性的解释和表达。接着由相位误差的非线性讨论了Mertz相位修正方法中的相位插值可能存在的误差,分析了已有的研究中的较好的处理方法,并提出了一种改进这种误差的补零变换的方法。使用通过标准光谱库中的源光谱数据仿真的干涉数据,对方法进行了比较和验证,说明了补零变换法可以改善相位插值的误差以及在一些情况下的相位突变,得到质量更好的复原光谱。     

Two-dimensional Fourier transform of arbitrarily sampled NMR data sets

A new procedure for Fourier transform with respect to more than one time variable simultaneously is proposed for NMR data processing. In the case of two-dimensional transform the spectrum is calculated for pairs of frequencies, instead of conventional sequence of one-dimensional transforms. Therefore, it enables one to Fourier transform arbitrarily sampled time domain and thus allows for analysis of high dimensionality spectra acquired in a short time. The proposed method is not limited to radial sampling, it requires only to fulfill the Nyquist theorem considering two or more time domains at the same time. We show the application of new approach to the 3D HNCO spectrum acquired for protein sample with radial and spiral time domain sampling.     

凯泽-贝塞耳窗在傅里叶变换轮廓技术中的应用

在傅里叶测量轮廓术中,由于连续傅里叶变换的离散化,即采用的是离散傅里叶变换,必然会产生漏频和混频等效应,从而对相位的求解造成较大误差,本文着重讨论了漏频的情况,通过理论分析及计算机模拟得到:用凯泽-贝塞耳加权可更有效的减小漏频引起的误差.     

傅里叶变换求取叠栅条纹微小位移的精度分析

提出了借助于傅里叶变换提取叠栅条纹相位分布的途径来获得条纹微小位移量的方法中，图像的截断必然会产生频谱泄漏，从而引入数据处理的误差。详细分析了傅里叶变换中频谱泄漏产生的原因及其对测量误差的影响，提出了图像处理时，通过外插值将截断区域延拓为叠栅条纹周期整数倍时可以减小甚至忽略频谱泄漏所引起的相位计算误差，并对此进行了数值模拟以及初步的实验验证，证实了该方法的有效性，为叠栅偏折法应用于微细尺度流动与传热的实验研究提供了有效的技术途径。     

全光纤傅里叶变换光谱仪的关键技术研究

研究一种基于光纤Mach-Zehnder干涉仪结构的全光纤傅里叶变换光谱仪(fiber fourier transform spectrometer, FFTS)。设计了光程调制范围可达2 cm的压电陶瓷光纤相位调制器,代替传统傅里叶变换光谱仪中的动镜产生光程扫描。实验中采用1 310 nm DFB激光器作为参考光源,对测试光干涉图进行等光程间隔采样,以消除压电陶瓷非线性光程调制产生的误差。通过对测试光干涉图做傅里叶逆变换得到测试光光谱图。利用该FFTS系统测量了ASE宽带光源的光谱,并将测量结果和光栅光谱仪测量结果进行了对比,结果表明两者所测ASE光谱线型一致。最后,利用光纤光栅作为样品,对FFTS系统的光谱分辨率进行了检测,光谱分辨率达到了0.78 cm-1。