基于NI myDAQ数据采集器的表面张力系数测量系统

基于NI myDAQ数据采集器、应变式力传感器和位移传感器,用LabVIEW设计和制作了拉脱法测液体表面张力系数的实验系统,该系统可完整定量地记录液面拉破前后液面高度和液体表面张力的变化过程,液面高度测量精度达到0.01mm,表面张力测量精度达到10-5 N.用该系统测量了水、乙醇及其混合液体的表面张力系数,发现随着乙醇体积分数的增加,表面张力系数呈非线性递减,且液膜可拉伸长度也非线性减小.     

矩形谐振器中非传播重力-表面张力孤波的理论研究

本文用多重尺度微扰方法研究了外加驱动下,计及表面张力时矩形谐振器中有限深流体重力-表面张力驻波模的弱非线性调制。对吴君汝等人所发现的非传播表面孤波现象进行了较为详细的分析计算,修正和发展了Larraza,Putterman和Miles的非传播孤波理论,得到了正确的二次谐波共振条件。在σ-kd图上对非传播表面孤波的存在区域进行了仔细的理论分析,发现除静态液面深度外,流体的表面张力是产生和控制非传播表面孤波的另一重要参数。最后讨论了矩形谐振器的非线性共振曲线特性,并与实验进行了比较。 关键词：     

探究楔形玻璃板间液面曲线的方程

以双层玻璃板所夹的楔形空间中的水膜为研究对象, 得到了毛细现象中水膜提升高度与板间缝隙宽度 的反比例关系式, 证明了楔形空间中的液面曲线为反比例函数曲线     

水中声速测量实验的模型修正

在共振干涉法和相位比较法测量介质的声速实验中,通常的实验模型是考虑发射声波与在接收换能器上反射的声波进行叠加,在特定条件下形成驻波.然而在水中的声速测量中,实验现象与该模型不完全相符.考虑声波在发射和接收换能器间的多次反射,同时叠加声波在水-空气界面反射的影响,提出了修正模型并进行Mathematica仿真.结果表明液面高度对实验现象有较大影响.     

采用扩展型双线性变换法将耳语音转换为正常语音的研究

提出了一种采用扩展型双线性变换将耳语音转换为正常语音的方法。根据耳语音在不同频段的共振峰偏移程度不同,将耳语音的频谱进行分段处理,在此基础上建立耳语音转换为正常语音的转换函数。由于耳语音在各频段相对于正常语音非线性偏移,在双线性变换函数中引入扩展因子,使其对频谱的非线性偏移与对共振峰带宽的压缩更加符合耳语音转换为正常语音的实际转换需求,有效减小了转换语音与正常语音的谱失真距离。实验结果表明,本文的转换语音在音质和可懂度上均得到了有效提高。      

双气泡振子系统的非线性声响应特性分析

对初始半径不同的双气泡振子系统在声波作用下的共振行为和声响应特征进行了分析.利用微扰法分析了双泡系统的非线性共振频率,由于气泡间耦合振动的非线性影响,双泡系统存在双非线性共振频率.倍频共振和分频共振现象的存在使得双泡系统振幅-频率响应曲线有多共振峰,且随着非线性增强,共振区向低频区移动.通过对气泡平衡半径、双泡平衡半径比以及气泡间距的分析发现,耦合作用较强的情形发生在系统共振频率附近、气泡半径比接近1以及气泡间距小于10R_(10)的范围内,同时观察到了此消彼长的现象,充分体现了气泡在声场中能量转换器的特征.     

随机共振动力学机理及其微弱信号检测方法的研究

目前已有的随机共振理论对于随机共振系统的非线性动力学行为及其发生机理阐释得不够具体和明晰,本文从分析一阶非线性Duffing方程的动力学特性入手,推导得到非自治Duffing方程的吸引子曲线,基于该曲线和输入信号之间的映射关系分析了系统输出的动力学行为,并由此进一步定性分析了随机共振现象发生的动力学机理;研究表明:作用于系统的内禀信号能推动系统动点沿吸引子曲线移动,它对系统的输出起内在的和本质的作用,而噪声在一定条件下能够诱发系统产生跃迁行为;文章最后利用该动力学机理对已有的调参数和调阻尼等基于随机共振的微弱信号检测方法作了统一和延拓.     

神奇的虹吸

 一、简单的虹吸现象我们先看一个简单的实验,如图1所示,一根软管充满水,B端放入装有水的容器中,这时水能通过导管从液面较高的容器中不断从A端流出,这种现象叫做虹吸现象。虹吸现象是怎么产生的呢?可以作如下简单分析。在液面上取一点C,在管中取一点与液面等高的D点,设大气压为P0,由连通器原理可知PD=PC=P0,而PA=P0。AD段水柱就会在重力的作用下向下运动,由于大气压的影响会导致BD水柱随之运动,这样水流就能不断从A端流出。     

微重坏境下旋转对称贮箱内静液面方程Runge-Kutta数值解

由力学平衡方程导出了旋转对称贮箱内静液面的二阶非线性常微分方程，接着具体了球腔，旋转 椭球腔、柱面腔的边界接触角条件，最后使用Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法在计算机上得出了数值结果，绘出静液面开头曲线，分析了算法特点。     

耦合相对转动非线性动力系统的稳定性与近似解

研究了一类含三次非线性耦合项的相对转动非线性动力系统的动力学行为. 建立了具有非线性弹性力、广义摩阻力耦合项的系统动力学方程. 运用多尺度法求解谐波激励下耦合非自治系统的近似解,通过讨论系统的主共振和内共振特性,分析了耦合项对系统响应的影响. 应用奇异性理论研究了主振稳态响应分岔方程的稳定性,得到了系统的转迁集和分岔曲线的拓扑结构. 关键词： 相对转动 非线性耦合动力系统 奇异性理论 稳定性     

海面波浪谱对深海低频环境噪声的影响

提出了一种适用于深海低频环境噪声的波浪谱,通过声压谱和波浪谱的理论关系,分析了深海低频噪声在百赫兹以下的谱特征,解释了不同频段噪声谱的主要产生机理。将深海传播条件下海面波浪谱与海面风速相结合,利用波浪发声理论得到一种低频海洋环境噪声理论表示方法。仿真结果表明,波浪谱决定着辐射噪声谱的强度和斜率,本模型得到的理论噪声谱可以对低频海洋环境噪声进行预报。2016年的深海实验观测数据分析显示,统计的环境噪声谱级在1 Hz至100 Hz频段范围内大于70 dB,并且噪声谱在低频段呈倒“N”型,在34 Hz处为噪声谱的谷值,噪声级为70 dB,在50 Hz处为噪声谱的峰值,噪声级为92 dB,通过理论计算和实验对比,相关系数为0.95,理论结果和实验测量对比结果符合较好。      

水下声辐射激励水表面声波的特征参数测量

采用激光干涉方法对水下声辐射激励水表面声波的特征参数频率和振幅进行了测量研究。从理论上对水表面声波激光相干测量信号的频谱构成进行了分析,在此基础上提出了水表面声波两个重要声学参数频率和振幅的解算方法,并通过数值仿真进行了验证。搭建了一套简单的激光干涉测量实验系统,对不同频率和声压激励的水表面声波进行了测量实验,验证了水表面声波频率和振幅解调方法的准确性。对水表面声波横向传播的振幅衰减现象进行了初步的实验研究,结果表明水表面声波的频率越高,振幅的横向衰减越快。研究表明激光相干检测方法能够准确地实现水表面声波振幅和频率的测量。      

The effects of the ocean surface wave spectrum on low frequency ambient noise in deep water

An ocean surface wave spectrum which is used for low frequency ambient noise in deep water is proposed. It explains the mechanism of low frequency ambient noise from the theoretical relation between the spectrum of sound pressure and wave. Combining the surface wave spectrum and local wind speed in deep water, a theoretical expression of low frequency ambient noise is obtained with wave generated noise theory. Simulation results show that the wave spectrum is crucial to the intensity and the spectral slope of radiated noise spectrum,and the theoretical noise spectrum could be used to predict the ambient noise in deep water.The predicting results axe verified through the experimental data recorded by an ocean bottom seismometer that was deployed on the floor of deep water in April 2016. It is observed that the statistical noise levels from the experimental data for frequencies from 1 Hz to 100 Hz are larger than 70 dB, and the low frequency ambient noise spectrum follows the shape of inverted"N",the valley of noise spectrum is at 3-4 Hz, and the noise intensity is 70 dB. The peak of noise spectrum is at 50 Hz, and the noise intensity is 92 dB. The correlation coefficient is 0.95 between the model spectrum and measured data.     

液体表面波物理特性及其光学效应的研究

实验发现了表面回波对衍射光的干涉现象，波矢量随位置变化及表面振动模式与表面相有关．考虑波矢量变化特性后，给出了表面波色散关系的修正公式及回波干涉规律．观察了表面波的光栅衍射效应，同时测量了表面张力、波矢量变化率及随温度的变化     

原子力显微镜微探针与光束偏转法在纳米振动检测中的应用

本文探讨了表面弹性波传播的机制,提出了一种利用原子力显微镜微探针与光束偏转法检测纳米振动的新方法,并利用这种方法对表面波质点的纳米振动进行了实时检测.当LiNbO₃晶片被施以13MHz的超高频激振电压时,在原子力显微镜示波器监视端观察到了质点的纳米振动,幅值为6.7nm,频率和驱动电压的频率一致.     

声速测量及声波干涉演示仪器的研制

本介绍了声波干涉、反射的两种物理演示仪器的研制,一种是通过调节波导管中液面的高度形成驻波,实现对声速的测量;另一种是由一个信号发生器驱动两个扬声器,这两个相干的声源在自由空间中形成强弱变化的声波干涉。本分别介绍了这两种装置的原理、制作及使用效果。     

铁磁薄膜中非线性静磁表面波的传播

本文用微扰理论导出了横向磁化条件下铁磁薄膜中非线性静磁表面波满足的运动方程和它的解析解。获得非线性色散关系,揭示了传播功率致使静磁表面波频带压缩。研究了群色散和非线性频移随频率和薄膜厚度的变化规律。证明了横向磁化时非线性MSSW不能以静磁孤子的形式存在。 关键词：     

电磁谐振水波干涉演示仪的设计研究

本文介绍了一种自制的水波干涉衍射演示实验装置.装置利用低频信号源输出低频正弦信号,经电磁转换驱动振子做简谐振动,振子作为波源在水槽中激发水波观察水波干涉衍射现象.本文定量地分析了装置中最重要的驱动部分和振动部分的物理学原理,给出了控制演示实验效果的有效途径.装置结构简单,易于控制,成本低,实验效果明显.还可演示两列频率、振幅不相等的水波的相遇情况.     

Long time-base observations of surf noise

A year of surf noise observations in the very near shore region of La Jolla Shores beach are presented. Ambient sound levels and surface wave height were recorded for 9 min every hour from July 1997 through June 1998 at a monitoring station located 360 m seaward of the beach in 8-m deep water. Sound segments that were dominated by the noise from breaking surf formed the basis of a correlation analysis between surf noise level and wave height, wave period, wind speed, and mean water depth. The analysis shows that surf noise is primarily determined by wave height, and scales approximately with the wave height squared. The surface wave energy flux onto the beach also scales with wave height squared, leading to the conclusion that the conversion of the mechanical energy of the surface wave field into noise energy is approximately constant. In fact, the ratio of noise energy to surface wave energy flux varies by up to a factor of 3 over the range of energy fluxes considered (100-3000 W per m).