数字式横风传感器设计与实现

基于风洞实验提出了一种自动监测横风风速及风向的设计方案,研制出一种数字式横风传感器;通过建立数学模型,重点分析讨论了气流压差和空气密度对横风风速的影响,依据空气动力学相关理论推导出横风风速计算公式,给出了设计参数并进行了实验验证;简要介绍了传感器硬件电路结构和工作原理,以及下位机软件程序设计;差压传感器通过横风探头感应气流变化采集压差信号,温度传感器监测环境温度,通过查表法得到空气密度,微处理器MSP430结合气流压差和空气密度计算出风速;采用IIR数字滤波算法,有效抑制了压差信号的高频噪声干扰;通过异步通信方式对传感器进行零点标定,消除零点漂移。     

测定空气的密度

设计了测量空气密度的简易装置:将塑料桶用带有玻璃管的橡皮塞封上,将直玻璃管和另一个水平放置的内含有一段小水柱的玻璃管用橡皮管相连,上下移动塑料桶,读出直玻璃管中小水柱移动的距离,即可计算出空气密度.     

空气密度与气体普适常量测量实验的改进

对测量空气密度和气体普适常量实验装置进行改进,用圆柱形有机玻璃密度瓶代替玻璃密度瓶,用高精度指针式真空表代替热偶真空规式真空计,利用橡胶管和密度瓶接口处的缓慢增气特性来改变空气压强,用电子物理天平称量气体质量,改进后的装置较适合学生实验.     

半导体激光自混频干涉速度仪的F-P模型分析

设计了一个半导体激光自混频干涉式测量物体振动速度的实验,利用双镜F_P(法布里_珀罗)等效模型,对半导体激光自混频干涉速度仪中的干涉效应进行了理论分析,推导了干涉信号理论模型的数学表达式,讨论了影响测量信号的因素。结果表明,在半导体激光自混频干涉速度仪的无源腔中空气密度的变化、无源腔长度的变化、激光波长的变化都将会导致信号漂移,从而引起测量误差。而被测物体表面的反射率越高,越有利于测量。     

基于迈克耳孙干涉的金属丝杨氏模量测量

在拉伸法测量材料的杨氏模量实验中,为了精确地测量被测物体微小伸长量,采用了迈克耳孙干涉法,该方法可将测量精度提高到激光波长的量级.本文详细介绍了该方法的实验原理、实验步骤及实验测量结果.     

基于PSD的风洞模型姿态角光学测量技术研究

开发了一种基于光电探测技术的风洞模型姿态角光学测量技术,实现了对姿态角的精确、实时、非接触测量。对激光探测头、模拟试验平台进行了优化设计,编写了功能齐全的实验软件,模拟了风洞试验运行实况,深入开展了一维和二维角度测量实验和分辨率测试实验。实验结果表明,该技术可对模型变化角度进行实时精确测量,测量范围达到了-10°～10°,测量精密度为0.0023°,测量准确度为0.0026°,分辨率可达到0.001°。该光学测量技术在风洞模型的角度测量和振动测量实验中切实可行,为测量风洞试验模型的姿态及振动提供了一种简洁有效的测量方法。     

自行组装磁致旋光实验装置

本文在概括了法拉第效应的现象及意义的基础上,提出了一种简便可行的测量费尔德常数的实验方案,通过实验测量并得出了实验结果,最终分析了该方案的优缺点并提出了改进措施.     

费根鲍姆常数的实验测量

介绍了费根鲍姆常数及一种非线性混沌电路,利用该电路测量了费根鲍姆常数,并对测量结果进行处理和分析,对该实验提出了一些建议.     

用氢气球测量空气密度

在初中物理第一册中提到阿基米德定律时,讲过定律不仅适用于液体,也适用于气体。但是教材中阿基米德定律的应用大部分是液体的问题,学生应用此定律解决气体方面的问题能力差。为提高学生解决问题的能力。这里介绍一则有关测量空气密度的实验。一、实验仪器氢气球、米尺、天平、细线。二、实验步骤与原理 1.买一个充氢气的气球,在气球下面系上细线,然后一个人抓住气球,一个人在细线上挂物体,至气球在空气中上下不移动     

共焦球面扫描干涉仪精细常数测量研究

提出了测量共焦球面扫描干涉仪精细常数实验方案.该方案利用示波器测量共焦球面扫描干涉仪扫描两相邻透射峰时间Δt_(2π)及扫描单个透射峰相位半宽度所需时间Δt_φ,共焦球面扫描干涉仪的精细常数为Δt_(2π)与Δt_φ比值.利用该方案,在不同扫描频率及不同电压下,测量了共焦球面扫描干涉仪精细常数.测量结果表明,在不同锯齿波扫描频率及不同驱动电压下,实验所测得精细常数与厂家所提供理论值趋于一致,实验结果证明该测量方案可靠可行.同时本文对测量数据中,Δt_(2π)及Δt_φ与扫描频率及扫描电压成反比这一实验现象进行了理论分析.     

多普勒效应测量声速实验的设计

介绍了设计性实验"多普勒效应测量声速."该实验要求学生理解多普勒效应测量声速的原理,利用气垫导轨实验和声速的测定实验仪器,设计出一套多普勒效应测量声速的实验装置,并利用该实验装置测量声速.     

一种实时测量入射激光波长及方位的新方法

提出了一种利用CCD和光栅实时测量入射激光波长及方位的新方法。该方法利用成像CCD,通过测量入射激光成像点在电视成像坐标系中的位置来确定激光的入射方位;根据光学系统中成像点位置与光栅入射角和衍射角的几何关系,利用光栅测量入射激光的波长。介绍了该方法的测量原理及光学系统结构,给出了测量入射激光波长及方位的计算表达式,分析了测量误差,并在室内通过测量实验对该方法进行了验证。     

干涉法线胀系数测量实验装置研究与应用

本文介绍了利用迈克耳逊干涉仪构造的干涉法线胀系数测量实验装置,并通过实验应用过程阐述了研究该实验装置的重要性及现实意义。     

基于菲涅耳声透镜的声速与焦距的测量实验

将"空气中声速测量"实验和"薄透镜焦距测量"实验融合,设计了集声学原理和光学原理的"菲涅耳声透镜"实验,明确了该实验所使用的实验仪器,给出了实验内容,即测量声透镜的焦距、通过测量声透镜的几何参量得出超声波的波长、测量超声波在空气中的声速.最后,制作了焦距f为50mm的声透镜,并对实验内容进行了可行性分析及实验验证.实验结果(声透镜的焦距为50.3mm及超声波波长值8.70mm)与理论设计值基本一致.     

利用激光谐振腔测量透明介质薄板的光学均匀性

提出了一种利用激光谐振腔测量透明介质薄板光学均匀性的新方法.该方法将对折射率微差的测量转化为对激光谐振频率的变化进行测量.两种样品的实验对比结果表明，该方法可以实现10－5量级以上灵敏度的光学均匀性测量.最后分析了实验结果的误差及适用的灵敏度测量范围.     

饱和液体密度测量装置的研制与可靠性验证

本文研制了一种用于测量制冷剂饱和液体密度的实验装置,该装置主要由恒温系统与测量系统组成,其中密度的测量精度为±0.5 kg/m~3。本文以纯质制冷剂HCFC-22与混合制冷剂HFC-407C为例分别在该实验装置进行了实验测试。结果表明,无论是纯质还是混合制冷剂的液体密度实验测量结果都与文献值具有良好的一致性。在此基础上,本文还用该实验装置对HFC-407C在温度为244～337K范围内的饱和液体密度进行更细致而又精确的测量,并分别采用VDNS型方程与Rackett型方程对HFC-407C实验数据进行了关联,得到各自的方程参数及适用下HFC-407C的预测模型。所有这些研究为纯质与混合工质在实际工程中的应用打下了坚实的基础。     

聚焦区域高声强声场分布的测量方法研究

常用的声场分布测量是采用水听器扫描声场的方法,该方法对于声能量密度较大的声场难以测量,因为在这种情况下声振幅比较大,水听器在这种声场中呈现非线性或遭到破坏。设计了一种用辐射压力测量高声强声场分布的方法,该方法利用一根微细管,直接测量声场的冲流压力,通过对声场进行扫描测量可以得到高声强声场压力分布。从理论上分析了这种测量方法的可行性,对测量基本要求及实验装置做了阐述。实验结果证实:该方法可以用来测量高声能密度声场压力分布;测量结果与水听器测量结果基本吻合;测量方法存在测量盲区。     

电子束极化度测量仪及其电子学系统的研制

介绍了研制成功的电子束极化度测量仪的基本原理、结构及其电子学测量系统,该系统基于PC机的数据获取和处理,并实现了整个实验过程的自动控制.作为对电子束极化度测量仪及电子学测量系统性能的检验,实验测量了线偏振光相对Stokes参数.测量结果表明整个系统具有测量精度高、结构紧凑和性能稳定的特点.     

高精度六面体垂直度误差测量的一种新方法

介绍了一种利用波面干涉仪和精度为0.2″的端齿盘组合测量六面体相邻两面垂直度误差的新方法,建立了基于最小二乘算法的评定垂直度误差分布的数学模型,介绍了测量装置及测量实验步骤。该方法不但测量精度高,而且能够获得两个面之间垂直度误差分布数据,可用于六面体面体形位误差的高精度修形加工。针对精度为2″的标准直角棱镜的测量实验表明该方法测量结果可信,精度优于0.5″。可推广到其他多面体类零件形位误差的高精度测量。     

?500 mm阵列透镜波前采样器的研制

设计加工了一个由484块单透镜组成的大口径阵列透镜,并设计了一套光束波前采样及测量实验系统。在实验过程中,合理匹配了阵列透镜波前采样器、CCD、成像屏和图像采集处理各系统参数,并讨论了该系统的动态范围和采样精度。利用平行光标定了该系统,且测量了大口径波前的像差,测量值与理论值相吻合。实验证明了阵列透镜波前采样器用于波前采样的技术可行性。