基于气泵的声管实验及分析

为研究声管的发声频率，进行了实验设计和分析.声管转动发声是由于空气在声管中的流动，考虑实际的实验条件，设计了气泵吹气代替声管转动的实验方式，改变吹气速率并测量发声频率.通过对实验结果的分析发现，此时的声管不符合两端开口即两端为波腹的条件，而是一端波节、一端波腹.声管的发声频率取决于其长度，符合驻波特性，发声时吹气速率与波纹长度须满足共振条件.研究结果有助于对驻波的理解和相关内容的实验设计.     

极性晶体中表面极化子的温度效应

有不少的极性晶体,电子与体纵光学声子的耦合弱,但与表面光学声予的耦合强.本文讨论电子和体纵光学声子耦合弱,与表面光学声子耦合强时对表面极化子的温度特性的影响,用线性组合算符法研究表面极化子的振动频率、诱生势和有效质量的温度依赖性.对AgBr晶体进行了数值计算,结果表明极化子的振动频率,诱生势和有效质量随温度的升高而减小.     

多元可激发气体声弛豫频率的环境影响分析

推导多元可激发气体中声弛豫频率和环境温度、压强的解析关系.理论分析和仿真计算表明：声弛豫频率线性反比于主弛豫过程的弛豫时间,正比于主弛豫过程的振动耦合热容,反比于外自由度热容;温度升高导致振动耦合热容增加、内外自由度能量转移速率增大引起弛豫时间减少,进而造成声弛豫频率正比于环境温度;压强增加使得分子碰撞速率增加引起弛豫时间减少,进而使得声弛豫频率线性正比于环境压强.     

驻波型热声制冷机的搭建及理论验证

基于驻波特性和换热基本理论设计并搭建了一台驻波型热声制冷样机,并对利用压力声学和线性热声理论分析热声效应的方法分别进行了验证.系列控制变量实验表明,当扬声器的驱动电压为7 V,驱动频率为315 Hz,无量纲化的热声堆位置为0.27时,样机冷端可获得2.16 K的理想降温;且扬声器的驱动电压在测定范围内对制冷量的影响呈现明显的正相关.采用该实验装置的物理参数值,利用DeltaEC程序和线性热声学理论的计算较好地吻合了实验结果,验证了这种分析方法的可行性.     

基于声弛豫频率的可激发气体压强合成算法

声弛豫频率是声吸收谱峰值点的频率,包含可激发气体成分、环境温度和压强信息.利用声弛豫频率线性正比气体压强的特性,提出一种通过两频点声吸收系数和声速测量值计算声弛豫频率,并通过查表方式合成气体压强的算法.算法的声弛豫频率测量误差具有随声测量值误差线性变换的特性,且当两频点的声吸收测量误差相等时,压强的合成误差为零.对于一定温度下的甲烷及其混合气体,仿真计算证明算法的有效性和声测量误差的稳健性.提供一种简单、稳健性好、可实时连续在线检测可激发气体腔体压强的声学方法.     

非简谐振动对石墨烯杨氏模量与声子频率的影响

在哈里森键联轨道法框架下, 考虑到原子的短程相互作用和原子的非简谐振动, 应用固体物理理论和方法, 得到了石墨烯的力常数、杨氏模量、扭曲模量、泊松系数以及声子频率随温度的变化关系, 探讨了非简谐振动对它们的影响. 结果表明: 1)杨氏模量与声子频率等随温度变化并遵从一定的规律, 其中力常数、杨氏模量、扭曲模量随温度升高而增大, 但变化较小; 声子频率随温度升高而增大但变化较快; 泊松系数随温度升高而较快地减小; 2)石墨烯原子具有沿键长方向的纵振动和垂直键长方向的横振动, 但以纵振动为主, 纵振动的非简谐效应远大于横振动, 横振动的简谐系数ε₀' 和第二非谐系数ε₂' 均小于纵振动的相应值ε₀,ε₂; 比值为ε₀/ε₀' ≈ 8.477,ε₂/ε₂' ≈ 156; 3)若不考虑非简谐振动项, 则石墨烯的力常数、杨氏模量和扭曲模量、泊松系数、声子频率均为常量, 与实验不符合; 同时考虑到原子的第一、二非简谐振动项后, 它们均随温度升高而变化, 而且温度愈高, 原子振动的非简谐效应愈显著. 本文的结果与文献的实验结果符合较好.     

探测结构材料应力的频率谐振技术

设计和建造大型磁体系统(包括常温和低温超导磁体)是目前核聚变工程中重要的问题之一。而磁体研制的核心问题都与强大机械力的存在有关。因此开展对磁体及结构材料应力的研究工作就显得特别重要。 近年来开始应用声学方法研究磁体中与力有关的问题(例如用声发射技术探测超导磁体的工作情况),已取得了有希望的结果。我们对低温与超导磁体中常用结构材料进行过声发射实验研究,也对目前尚存在争论的“磁体猝灭的声发射预测”问题进行了实验研     

可激发气体振动弛豫时间的两频点声测量重建算法

振动弛豫时间是可激发气体分子内外自由度能量转移速率的宏观体现,它决定了声吸收谱峰值点对应的弛豫频率.本文给出了等温、绝热定压和绝热定容三种不同热力学过程下振动弛豫时间的相互关系;基于Petculescu和Lueptow[2005 Phys.Rev.Lett.94 238301]的弛豫过程合成算法,推导了单一压强下两频点声测量值的弛豫时间重建算法.该算法可应用于等温、绝热定压、绝热定容弛豫时间和弛豫频率的重建测量,并避免了弛豫时间传统声测量方法需要不断改变气体腔体压强的问题.仿真结果表明,对于室温下CO_2,CH_4,Cl_2,N_2和O_2组成的多种气体,重建的弛豫时间和弛豫频率与实验数据相符.     

三元硅化物CaAlSi的电-声子耦合和超导电性研究

应用全势线性缀加平面波方法计算新超导体CaAlSi的电子能带结构,用带心冻结声子法计算了声子频率及电声子耦合常数,并讨论了它们的超导电性.考虑到Al,Si原子分布的无序性和完全等价性,我们采用了双层超格子原胞模型,并考虑了低频B1g1声子频率的非谐性效应.由此计算得到稳定的低频B1g1声子频率为110cm-1,对超导电性有较大的贡献的Cad态电子与B1g1振动模式间的电声子耦合常数为0.37.我们的结果与用虚晶近似的结果是一致的.并证明CaAlSi的超导电性可由中等耦合的BCS理论来解释.     

晶格热振动对准二维强耦合极化子有效质量的影响

采用Tokuda改变的线性组合算符法和改进的LLP变分法，研究了晶格热振动对无限势垒量子阱中电子与界面光学声子强耦合、与体纵光学声子弱耦合系统的影响，推导出作为阱宽和温度函数的极化子有效质量的表达式. 尤其得到了量子阱中极化子的振动频率及其随阱宽和温度变化的规律. 对KI/AgCl/KI量子阱进行了数值计算，结果表明，极化子的振动频率和有效质量随阱宽的增加而减小、随温度的升高而减小，但不同支声子与电子相互作用对极化子的振动频率和有效质量的贡献以及它们随阱宽和温度的变化情况大不相同. 关键词： 量子阱 强耦合极化子 振动频率 有效质量 温度依赖性