SF-10深海复合棒振子的设计及其布阵应用

本文介绍采用“外预应力筒”结构代替“中心预应力螺杆”结构的复合棒振子设计;从而得到一种无障板、无去耦材料、自身形成单向辐射指向性、水密性能良好的深水复合棒振子。能灵活方便地应用于水面或深水声阵中。 最后用此振子设计了一个无障板的圆环形深海发射阵,并给出了实验数据。     

压电陶瓷复合振子的电声效率与振子压电片位置关系的实验研究

压电陶瓷组成的功率超声复合振子,虽然有不少优点,但是在实际负载中,有时声负载匹配不够理想,声能不易辐射出去。如果压电片的位置放的不妥当,其声能就更辐射不出去,增加了换能器的损耗,降低了电声效率。本文从振子的晶片位置上研究了这个问题。 一、引言 关于复合振子的压电片位置,有人曾作过研究。例如:Shoh研究了压电片位置对振子内部功率损耗的影响。Lemaser在频率为10kHz下,研究了压电片的位置对阻抗、Q值和辐射端头位移的影响。汪承灏研究了压电片的位置对有效耦合系数的影响。我们根据压电片在振子中的位置不同,设计了多种20kHz的压电陶瓷复合振子。在超声工程常用的功率和位移振幅下,分两种情况试验:第一情况,向空气中辐射;第二种情况向水中辐射。通过这些实验,从压电陶瓷片在振子中的不同位置,观察它们的内部损耗功率和电声效率的变化。     

声波测井压电振子的有限元分析

压电振子是新一代方位声波测井仪器中相控圆弧阵声波辐射器的重要组成部分。利用有限元法对构成圆弧阵的压电振子进行了设计分析,结果显示了压电振子存在多阶弯曲振动模态,且长度方向一阶弯曲振动能够满足方位声波测井的工作频率要求。针对长度方向一阶弯曲振动模式,数值模拟了几何尺寸对压电振子性能参数的影响。压电振子的谐振频率随着陶瓷片长度、基片或陶瓷片厚度的减小而降低;压电振子的辐射声功率随着陶瓷片长度或压电振子宽度的增加、基片或陶瓷片厚度的减小而增大;合理地选取长度和厚度可使压电振子具有较高的机电耦合系数。数值模拟结果可以对圆弧阵结构优化设计起到良好的指导作用。     

考虑互耦的半波振子线阵辐射和散射方向图综合

对于半波振子阵列天线,可用感应电动势法算得其阻抗矩阵,依据等效电路原理计入单元间的互耦计算辐射场.将其推广至考虑互耦的散射场计算,基于此辐射场和散射场的计算公式,提出一种考虑互耦同时综合半波振子阵列天线辐射和散射方向图的新方法.运用粒子群优化算法,通过优化振子的间距,同时综合指定辐射和散射方向图.运用该方法,通过对中心工作频率处的辐射和散射特性以及在威胁角度给定频带内的散射特性优化,有效降低半波振子阵在中心工作频率处的辐射和散射方向图的副瓣电平,并减小其在威胁角度给定频带内的雷达散射截面.计算结果与FEKO仿真结果吻合良好,验证方法的正确性.     

换能器前辐射头与轴向相平行方向的弯曲振动

复合棒型换能器前面的变截面组件在工作时常伴有弯曲振动现象，这在一定程度上会影响换能器的工作性能；利用复合棒型换能器的纵向振动基频与前辐射头弯曲振动的恰当耦合，可展宽换能器的频带。本文用有限元法，研究了前辐射头在声换能器组成中的弯曲振动问题，与测试结果相吻合。     

相控声波测井的模拟实验研究

自行设计和制作了两个小型的四阵元相控线阵并进行了指向性测量,通过调节施加于相邻阵元的激励信号的延迟时间,既可以改变相控线阵声波辐射器辐射能量的方向,又可以改变辐射声束主瓣的角宽,测量结果与理论计算结果的一致性良好。分别把自行制作的小型相控线阵声波辐射器和水听器置于充液微型铝质和混凝土模型井中进行了声波测井模型实验。实验结果表明,随着相邻阵元的激励信号的延迟时间的增加,相控线阵的辐射声束指向角不断变大,先后满足滑行纵波临界折射和滑行横渡临界折射条件,先后使充液井孔中的滑行纵波、滑行横波和斯通利波分别得到加强。通过恰当选择相控线阵的阵元间距和声波频率,可以明显增大相控线阵辐射声束的角宽,使其覆盖所有地层的第一临界角的范围,从而无须在井下不断调整辐射声束方向即可实现相控声波连续测井。     

局域共振声子晶体复合结构的隔声特性

提出一种四振子对称局域共振声子晶体单元结构,通过改变振子的材料组份,使其在不同频率范围内存在完全带隙以及隔声峰;为拓宽结构隔声的频率范围,通过将不同结构复合的方式,使各结构在不同频率段发挥较好的隔声效果,从而实现隔声范围拓宽;采用有限元法研究了影响复合结构隔声效果的关键因素.结果表明,采用不同结构复合的方法能够有效地拓宽结构的隔声范围.该研究为声子晶体的宽频隔声提供了理论参考.     

宽带密排平面阵声辐射分析

应用声有限元-边界元法计算了宽带基阵声场分布.建立了平面9元阵有限元-边界元模型,给出了阵元之间互阻抗数值计算方法,分析了阵元间互辐射对声性能影响的变化规律,计算了9元阵3个谐振频率点处指向性和波束宽度.利用3谐振换能器研制出一种宽带密排平面9元阵,并在消声水池中对其输入阻抗和指向性进行了实验测量.研究结果表明,按阵元...     

低温下二维绝缘铁磁体的磁振子软化

在二维正方绝缘铁磁系统基础上建立了一个磁振子-声子相互作用模型.利用格林函数方法研 究了磁振子-声子相互作用下的二维绝缘铁磁体的磁振子谱, 计算了布里渊区的主要对称点 线上的磁振子色散曲线.发现在布里渊区边界区域磁振子谱的软化和磁振子谱线增宽最明显. 比较了纵向声子与横向声子对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响，也讨论了各项参数 的变化对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响. 关键词： 磁振子-声子相互作用 磁振子软化 铁磁体 磁振子谱线增宽     

非线性光学腔中的相位调制光机械动力学

研究了Fabry-Perot光学腔中包含一个光学参量放大器来增强腔场与机械振子之间的耦合的光机械动力学行为.在解析边带机制下用量子郞之万方程具体研究了振子的涨落光谱、光学多稳态行为、机械阻尼与修正共振频移和基态冷却.通过数值解讨论了辐射压力诱导机械振子和腔场的稳态振幅所展现的光学多稳态行为,同时也分析了辐射压力引起的修正共振频移和机械阻尼与参量增益、输入激光功率和参量相位这三个因素的关系.此外,随着调节泵浦场的参量相位,振子的涨落光谱呈现简正模式分裂.通过精确求解最终有效声子数论证了基态冷却.结果表明,机械振子的冷却由初始浴温度、机械品质因数和参量相位这个三个因素控制.参量相提供一个新的方法来操控非线性光机械动力学.     

低温下三角绝缘铁磁体的磁振子软化

在二维绝缘铁磁系统基础上建立了一个磁振子声子相互作用模型.利用格林函数方法研究了磁振子声子相互作用下的三角绝缘铁磁体的磁振子谱,计算了布里渊区的Λ线上的磁振子色散曲线.发现在布里渊区边界区域磁振子谱的软化和磁振子谱线增宽最明显.比较了纵向声子与横向声子对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响,也讨论了各项参数,以及温度的变化对磁振子谱的软化与磁振子谱线增宽的影响.     

T→0K下光频支声子-磁振子相互作用对磁振子衰减的影响

在二维复式正方Heisenber铁磁系统的基础上建立了磁振子-声子相互作用模型.利用松原格林函数理论研究了系统T→0K下的磁振子衰减,计算了布里渊区的主要对称点线上的磁振子衰减的变化曲线,比较了磁性离子的与非磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的影响以及各项参数的变化对磁振子衰减的影响.发现光频支声子-磁振子耦合对磁振子衰减起主要作用,尤其是纵向光频支声子对磁振子衰减起更大的作用,并且非磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的作用比磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的作用更显著.根据关系式-Im∑*(1)(k)=/(2τ)可以对磁振子寿命和磁振子线宽进行判断.     

有限温度下光频支声子-磁振子相互作用对磁振子寿命的影响

在二维复式正方Heisenberg铁磁系统的基础上建立了磁振子-声子相互作用模型.利用松原格林函数理论研究了系统的磁振子寿命,计算了布里渊区的主要对称点线上的磁振子衰减的变化曲线,比较了磁性离子的与非磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的影响以及各项参数的变化和温度对磁振子衰减的影响.发现光频支声子-磁振子耦合对磁振子衰减起主要作用,尤其是纵向光频支声子对磁振子衰减起更大的作用,并且非磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的作用比磁性离子的光频支声子对磁振子衰减的作用更显著.根据关系式-Im∑^*(1)(k)=/(2τ)可以对磁振子寿命进行判断. 关键词： 光频支声子-磁振子相互作用 磁振子衰减 磁振子寿命 绝缘复式正方铁磁体系统     

光频支声子对二维Heisenberg铁磁系统磁激发的影响

在二维复式正方Heisenberg铁磁系统的基础上建立了磁振子-声子相互作用模型. 利用松原格林函数理论研究了系统的磁激发，计算了布里渊区的主要对称点线上的磁振子色散曲线，比较了光频支声子与声频支声子对系统磁激发的影响以及各项参数的变化对磁振子软化的影响. 发现光频支声子-磁振子耦合对磁振子软化起主要作用，尤其是纵向光频支声子对磁振子软化起更大的作用，并且非磁性离子的光频支声子对磁振子软化的作用比磁性离子的光频支声子对磁振子软化的作用更显著.     

非近轴近似多高斯声束模型的相控阵换能器声场计算

针对近轴近似的多高斯声束模犁无法准确计算离轴区域声场的问题,我们提出了一个矩形源的非近轴近似多高斯声束模型,用于计算偏转聚焦时线性相控阵换能器辐射的声场.利用该方法计算了由矩形阵元组成的相控线阵的辐射声场,并与瑞利积分、近轴近似方法及夫琅和费近似方法进行了分析和对比,计算结果表明该方法克服了常规近轴近似条件的限制,可以准确、快速地计算较大偏转范围内的换能器辐射声场,在计算相控阵换能器偏转聚焦声场中具有独特的优势.     

LOFAR——一种威力巨大的新型射电天线阵

LOFAR实际上是一个甚长基线综合孔径射电阵,工作在地球上所允许的最低频段上.它对不同振子引入恰当的时延与相移来实现电子指向而跟踪,因而无运动部件,并且具有能同时指向多个目标和实现多种观测模式的各种优点,故不仅价廉且高效、灵活.由于用半波振子作为接收天线,因此,该阵还具有大视场的优点.文章将对此天线阵作一全面的介绍.     

低温下二维绝缘铁磁体的磁振子寿命

在二维正方绝缘铁磁系统基础上建立了一个磁振子-声子相互作用模型. 利用格林函数方法研究了磁振子-声子相互作用下的二维绝缘铁磁体的磁振子衰减(即-ImΣ^*(1)(k)), 计算了布里渊区的主要对称点线上的-ImΣ^*(1)(k).发现在布里渊区边界区域磁振子衰减很明显, 但小波矢区(k_xa/π＜0.22附近)磁振子衰减非常弱, 而且温度很低时磁振子衰减有极大值. 比较了纵向声子与横向声子对磁振子衰减的影响, 也讨论了各项参数的变化对磁振子衰减的影响. 根据关系式-Im^*(1)(k)=/(2τ)可以对磁振子寿命进行判断. 关键词： 磁振子-声子相互作用 磁振子衰减 铁磁体 磁振子寿命     

非对称耦合量子阱中亚毫米波辐射及其带间激子复合发光特性的理论研究

基于V形三能级模型运用密度矩阵方程研究了非对称耦合量子阱退局域化现象，并具体分析了导带中电子作阱间振荡所产生的亚毫米辐射和激子复合所产生的近红外发射物理过程.理论结果表明：阱间电子波包振荡等效为一经典阻尼振子，其寿命由载流子与纵向光学声子散射时间和电子穿过势垒的渡越时间决定，所产生的亚毫米波辐射强度衰减仅与阱间阻尼系数有关，其线性服从洛仑兹分布.由带间激子复合所产生的近红外辐射频率随电子阱间振荡频率增加而减小，表现为量子限域斯塔克红移，即非对称量子阱在近红外发光区特性随反向偏压而变.这一结果预示着耦合量子 关键词： 非对称耦合量子阱 电子波包振荡 亚毫米波辐射 近红外发射     

具有阻抗匹配层的宽带纵向振动压电换能器设计

本文研究纵向振动压电换能器的频带展宽问题。在复合棒纵向换能器的辐射端加工适当材料的阻抗匹配层,可以使其工作在非单谐振状态下,在单层阻抗匹配层的情况下,合理地选择匹配层的厚度可以调整其谐振点之间的位置,从而改善换能器的辐射特性。本研究结果表明,对于机械品质因素Qm=6,发射响应带宽△f=4kHz的纵向振子,采用四分之一波长厚度的匹配层,在不降低发射响应的条件下,可展宽频带一倍以上。     

量子阱光学过程的瞬态特性

当量子阱材料注入(例如光注入)大量非平衡载流子时,非平衡载流子的动力学过程可分为两个过程:一是高激发过剩非平衡载流子的快速弛豫过程,即热载流子通过发射纵向光学声子(LO声子)与晶格交换能量、释放能量.描述这个过程的主要物理量是LO声子的散射时间常数,其时间域大约为几个ps到几十个ps,取决于激发强度、量子阱宽度等.另一个过程是弛豫到导带底(价带顶)的载流子通过辐射复合放出光子,即辐射复合发光.描述这个过程的主要物理量是发光寿命。 一、量子阱中辐射复合发光 动力学过程研究 在量子阱结构中,载流子复合发光动力学过程和体材料…