基于阴影法的超声驻波成像和声速测量

本文提出了利用阴影法观察声光晶体中的超声驻波图像并利用该图像测量超声波在晶体中传播速度的方法,并将其与传统的声光衍射方法进行对比,分析了两者各自的优缺点。本方法可以直接观察到晶体内部由超声驻波造成的介质密度周期性分布图像。利用该方法测得的超声波波速与利用衍射方法测得的波速精确度相当,但这种方法使用的仪器更简单,并有利于更直观地理解超声驻波在声光晶体中的传播,同时也有助于加强实验者对阴影法的认识。     

基于声光效应的两种测量超声声速的方法比较

介绍了声光晶体中超声驻波原理,比较了衍射法和阴影法两种方法在测量声光介质中超声声速的应用,分析了两种方法的优缺点,有利于更加深入地理解超声驻波在声光介质中的传播。     

超声波流量计测量流体声速的实验方法

为获取液体介质的声速值,设计了一种测定流体声速的实验方法,该方法利用时差式超声波流量计和标准流量校验设备同时对封闭管道中的液体进行流速测量,分别得到流速的测量值和真实值,从而计算出超声波流量计的仪表系数,并以此导出了一定条件下液体介质的声速值随仪表系数的变化关系式.利用该方法测量给出了0.17 MPa下四氧化二氮(N₂O₄)在7.6-19.4 ℃、偏二甲肼((CH₃)₂NNH₂)在6.5-25.2 ℃范围内的流体声速值,并为其他液体介质的声速测量提供了借鉴. 关键词： 超声波流量计 声速 仪表系数 温度     

关于利用 Raman—Nath 衍射效应测声速问题

本文介绍自行设计的声光效应实验仪(简称声光仪),在满足 Raman—Nath 衍射条件下,测量透明液体声速时所具有的特点:①声光仪既可在超声行波场内测声速(Deby-Sears 法),也可在超声驻波场内测声速(Hiedemann 法),②结合声光仪衍射角较小的特点,在利用 Deby-Sears 法测声速时,我们自行设计了图1光路系统;③在利用 Hiedemann 法测声速中,通过分析对比可以看出,使用声光仪测声速比用条纹法测声速有其明显优点;④声光仪既可用于研究声速与声频关系,也可用于研究声速与介质温度关系。     

用脉冲光声法测量固体介质中声速

提出了一种利用脉冲光声技术测量固体介质中声速的方法,建立了由YAG激光器和超声探测器组成的实验系统,脉冲激光在固体表面产生脉冲超声波,通过测量脉冲声波在固体内多次反射后的出射信号及固体的厚度,即可算出固体介质中的声速.对黄铜及铝的测量结果表明,这是一种准确性较高的固体介质中声速测量方法.该测量方法可作为综合设计性物理实...     

液体中的声光效应及应用研究

根据声光相互作用类型的区分标准,在液体介质中的声光相互作用为典型的拉曼 纳斯衍射,分析讨论了衍射机理和特点,并用多波长光源测量了水中的声速,对测量结果采用线性拟合方法,获得了水中的声速值.     

利用声光效应测量透明固体介质的声速

本实验采用LiNdO_3换能器和熔融石英声光介质,在54.45MHz超高声频激励下,观察到Raman—Nath型衍射和介质中超声驻波场产生的位相光栅波前影像。通过沿声波传播方向平移声光调制器,精确地测量了位移量和移过的条纹数,得到了声速。此外,还讨论了声光调制器使用的温度条件。     

超声波声速测量的拓展实验

在测量超声波在均匀媒质中传播速度的基础上,利用时差法进行数据测量,并利用Origin软件对数据进行线性拟合得出在复合介质中超声波的声速.     

利用超声光栅测量液体声速的影响研究

根据声光效应原理,利用分光计和超声光栅对生活中几种常见液体(蒸馏水、75%乙醇、食用油、5%Na Cl溶液、30%葡萄糖溶液)中的声速进行了测量,同时测量了不同浓度葡萄糖溶液中的超声波声速,并利用Origin软件对其进行数据拟合分析,结果显示:不同液体介质和同种液体不同浓度对超声波声速的测量均有一定程度的影响。在几种常见的液体中,葡萄糖溶液中测量的声速误差最小;超声波在葡萄糖溶液中传播的速度在一定浓度范围内线性增大,而在浓度为32%葡萄糖溶液中的声速的拟合残差最小,该浓度下测量的超声波声速精确度最高,可作为测量超声波在葡萄糖溶液中传播速度的有效浓度。     

声光效应实验研究

介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设，对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论，导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中，应用线阵CCD光强分布测量仪等，通过改变超声波的频率和功率，分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制；定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明，在布喇格衍射下，通过固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光的相对光强与超声波频率的关系曲线，不仅可以计算声速，还可以确定声光器件的带宽和中心频率。     

声光同步声速测量法

本文提出一个方便且较准确的声速测量法即声光同步声速测量法。这种方法的主要优点是直观,除可方便地对气体、液体、固体作声速测量外,并能测量透明固体内部两点间的声速。文中,介绍了这种方法的基本原理、测量设备以及测量结果和初步误差分析。     

教学用声光实验装置和激光针灸机研制成功

一、教学用声光实验装置正式投产 由国家海洋局海洋技术研究所研制的教学用YZY3-1 型声光调制器已有偿转让给辽宁阜新市测试仪器厂.1985年6月30日,在厂家召开了市级产品定型鉴定会,现已正式投产.该产品包括三部分:固体声光器件、可供研究液体介质的声光波及电驱动部分.与目前大学实验室通用仪器配套,可完成包括光通讯、声速测量等20个现代声光学实验、该产品并备有《声光原理及其实验》一书,该书共约15万字. 二、利用声光调制器的调制型激光针灸机     

超声脉冲法测量固体材料声速实验的扩展与升级

根据声速与材料弹性常量之间满足的克里斯托菲尔方程,利用超声脉冲法测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速,计算出超磁致伸缩材料的弹性常量.利用电磁铁激发均匀的外磁场,测量了超磁致伸缩材料中超声波沿不同方向传播的声速与外磁场的关系,研究了超磁致伸缩材料的弹性常量随外磁场的变化规律.通过对传统固体介质声速测量实验内容的扩展与升级,不仅加深了学生对超声脉冲法测量声速原理的理解,还使传统的实验项目焕发了新的生命力.     

基于光学tamm态的声光开关的研究

提出了一种基于光学tamm态(OTS)的声光开关方案.该声光开关利用一维光子晶体异质结的OTS以及声光效应,改变超声波振幅使得OTS的本征波长向短波方向发生漂移,从而实现通断功能.考虑了在一维光子晶体异质结中的声光效应,建立了这种声光开关的理论模型,利用COMSOL软件进行仿真研究.研究结果表明,通过是否施加一定振幅的超声波,在1548.8—1551.7 nm波长范围内可实现消光比最低可达12 d B、插入损耗最高仅为0.97 d B的声光开关;也可通过是否施加与入射光波长相应振幅的超声波,实现1536.6—1543.3 nm波长范围内消光比最低可达12 d B,插入损耗最高仅为0.99 d B的声光开关.该声光开关的响应时间不超过13 ns,具有消光比高且插入损耗低的特点,在光通信领域具有良好的应用前景.     

基于超声波干涉的峰谷法计算声速值及实验误差探讨

介绍了基于Cassy Lab软件下的超声波干涉实验,提出了利用超声波干涉现象测量声速的方法.根据干涉理论推导了峰谷法测量声速的计算公式.分析和探讨了峰谷法计算声速的误差来源和改进方法.     

晶体与电极位置失配对声光移频器性能的影响研究

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系.通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析.根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系.通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响.基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性.     

反常氧化碲声光偏转器控制理论研究

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程,得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况,通过数值求解和参量拟合,建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率,使衍射角固定不变.     

声光调制光谱相机的成像漂移

研究了基于声光可调滤波机理的光谱相机在成像时由声光晶体的色散而产生的图像漂移现象。利用色散补偿法和图像位移补偿法,理论计算并实验测量了声光可调滤波器（AOTF）在可见光（488～644 nm）波段内由晶体外衍射角所引起的图像漂移,并进行了优化实验。采用色散补偿法,调整入射光为准平行光,入射光波长为488～644 nm时,在晶体出射面添加0.6°的光楔,晶体外衍射角的变化量可由0.066 50°降低到0.004 2°,即图像漂移量由162.1μm降低到10.9μm;采用图像位移补偿法,不添加光楔,入射光波长为488～644 nm时,图像水平漂移量可从468μm降低到0.658μm,漂移量在一个像元内。实验表明：基于提出的两种方法可忽略成像漂移对图像的影响,有效提高了基于AOTF机理的光谱相机的成像分辨率。     

反常氧化碲声光偏转器控制理论研究

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程,得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况,通过数值求解和参量拟合,建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率,使衍射角固定不变.     

利用超声光栅研究声速与液体性质

设计并搭建了超声光栅,观察了激光经过光栅形成的衍射斑纹,测量了声速;并利用超声光栅测定了不同温度、不同浓度的NaCl溶液中的声速,给出了声速-水温和声速-溶液浓度的依赖关系.水的温度每升高1℃,3.974 MHz的超声波的声速增加2.09 m/s,16.574 MHz的超声波的波速增加2.04m/s;声速随着NaCl溶液浓度的增大线性增加,NaCl溶液浓度每升高1%,3.974 MHz的超声波声速增加13.637 m/s,16.574 MHz的声波声速增加11.757 m/s.在此基础上,分析了不同频率的超声波对实验规律的影响,认为不同频率的超声波在相同条件下测量的溶液中声速大小的不同源于测量的随机误差.