光散射法同时测量气液二元体系的黏度、界面张力和热、质扩散系数的研究

当气液二元体系处于宏观热力学平衡状态时,表面与体相的波动弛豫时间具有不同量级,通过调节散射体积和改变采样时间,利用表面光散射实验系统可以同时探测到来自界面处表面波及体相中温度和浓度的波动信息。本文在已有的表面光散射实验系统上,以正庚烷与二氧化碳二元系统为例,同时实现了该体系黏度、界面张力和热、质扩散系数的测量,其扩展不确定度分布为3.0%,3.7%,20%,4.3%(k=2)。实验所得到的数据与文献进行了对比,其偏差在不确定度范围内,证明了本文提出的测量方法可以实现气液二元体系四种性质的同时测量,且测量精度可以满足一般工程应用。     

采用M序列相关法测量材料界面的声散射特性

用Ｍ序列进行材料方向性声散特性的测量,其基本思路是以伪随机Ｍ序列作为测试信号利用相关的方法测得系统的脉冲响应,根据直达声和各次反射声到达时间加以相应的窗隔离出散射脉冲信号,再进行方向性对比。本文介绍了测量的基本原理和应注意的问题,并给出了一个具体的测量系统实验典型。     

基于声能密度模型的中高频复杂声场预报方法

提出并推导了一种基于声能密度分布方程的声场预报方法。在能量和功率流的本构关系基础上建立声能密度平衡方程。应用直达声场和反射混响声场的叠加原理和边界面散射模型,建立了面向中高频复杂声场细节预报的数值计算方法。通过有限元计算结果在一个简单声场模型上对此方法做了验证,对比结果显示了声能密度法预报有可靠的精度和准确度。      

计算水下凹面目标散射声场的声束弹跳法

为了解决含有多次散射时水下目标声散射场的计算问题,提出了一种声束弹跳方法。把入射声波划分为若干声束,根据几何声学方法计算每条声束在目标表面的反射方向和能量损失,利用物理声学方法计算最后一次反射的声束所对应的面元的散射场,通过计算所有声束产生的散射场的叠加得到整个目标的散射场。计算了直角凹面圆锥体的散射声场,并对具体模型进行了水池测量实验,理论计算和实验测量结果一致。表明该方法作为一种高频近似的数值计算方法,可以计算存在多次散射时水下目标的散射声场。      

用物理声学方法计算界面附近目标的回波

用物理声学（KIRCHHOFF近似）方法研究界面附近目标的声散射。导出了计算形态函数或目标强度的积分表示式．所产生的散射场由三部分组成：（1）不存在界面时目标的散射场;（2）入射或散射波之一经受界面反射时的散射场,如同双站散射场;（3）目标相对于界面的镜象产生的散射场,其中入射和散射波都经受界面反射．对于一个自由界面下的刚硬球,数值比较说明本文的方法与严格的解析方法符合良好．本文提供了一种计算沉浸在海面下或躺在海底上的水下目标的回波计算方法．     

低频室内声散射计算机模拟方法

近年来,声散射的模拟成为室内声场计算机模拟研究的重点。现有的方法一般是依据壁面性质(结构、粗糙度等),利用经验确定散射系数,并基于该系数来模拟室内散射声能的分布。这种方法在低频情况下的精度较差,主要原因是忽略了在低频声场中起重要作用的波动现象。为此,本文提出一种新的计算壁面散射的模型,该模型既可考虑壁面上产生的散射声能,又可计算因壁面边缘衍射而产生的散射声能。文中通过模拟和实测数据的对比,分析验证了该模型的有效性,并给出了表面散射系数的取值规则。     

多层光学薄膜矢量散射的理论与实验研究

本文提出一种用以计算多层光学薄膜的矢量散射波场分布的新方法。并应用统计学原理,详细讨论了不同膜层界面的互相关模型及相应的光学薄膜散射特性。推导中应用了薄膜光学的惯用概念,所得公式亦比较简洁。还实验测量了光学薄膜的散射波场分布,并根据所建立的模型确定了所测光学薄膜的界面互相关特性。 关键词：     

超声检测综合实验

基于超声波在不同声阻抗介质形成的界面上的反射和透射理论,设计了超声检测综合实验.实验样品为带有缺陷的固体材料,采用超声方法测量缺陷的尺寸及缺陷中的填充物.作为竞赛的综合实验,做到了难易结合,突出理论与实践结合:实验容易的部分,如测量换能器的中心频率、材料的密度、声速及声阻抗,主要考察学生对基本实验仪器的操作能力;实验比较难的部分是确定缺陷的填充物,学生需要综合应用提供的声传播、反射及衰减理论设计测量实验.     

基于神经网络的粗糙表面双向反射分布函数建模

分析粗糙表面双向反射分布函数的测量方法,提出一种使用人工神经网络技术建立目标表面材料双向反射分布函数模型的方法。给出测量样品多个入射角度下的BRDF随散射角变化的曲线,从中选取部分曲线输入到神经网络,使用贝叶斯正则化方法训练网络,最终获取双向反射分布函数和入射角、散射角的映射关系模型。使用网络模型计算参与训练和未参与训练的输入角度的散射分布曲线,与实验测量曲线进行比较,结果表明：建立的模型正确,具有应用价值。     

银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法.理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数.结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80 nm后,两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓.实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80~160 nm之间.