卦限消声室的特性

卦限消声室是马大猷教授设计的一种新型特殊消声室。 本文中报告用平方反比定律来验证室内所建立起的声场是否符合自由声场要求的测试结果。测试采用的实验装置如图1所示。扬声器通过一个细管安置在     

半消声室声场的研究

本文运用作者以前提出的消声室声场的计算公式,算出了点声源在半消声室内声场的解。其结果与声源离地面的高度有明显关系。从而定量地指出了鉴定半消声室时所知的声场与测试机器时的实际声场的区别,特别是纯青的声场,这种区别与人们以前的预想相差甚大。     

单层传声器阵列信号空间重采样的声波分离方法

为了重构非自由声场中目标声源的声场响应,提出单层传声器阵列信号空间重采样的声波分离方法.以球面波函数为基函数,建立由系列球面波函数叠加表达的声场数学模型.基于近场声全息原理,利用单层传声器阵列面上空间重采样形成的两组声压测量信号,求解基函数系数,并重构出传声器阵列两侧声源各自的声场响应,实现声波分离.使用脉动球和振动球共同作用的非自由声场,检验了数学模型以及传声器信号信噪比、传声器阵列形状和面积、声源中心位置、频率等关键参数对声波分离精度的影响,并在全消声室内进行了实验验证.最后,对单层传声器阵列重采样的声波分离方法的实施给出了建议.     

单层传声器阵列重建相干声场的近场声全息方法研究

针对传声器阵列两侧存在相干声源的非自由声场重建问题,提出基于球面谐波函数扩展近场声全息理论的相干声场重建方法。该方法在已知测量面两侧声源几何位置时,使用单层传声器阵列获取测量面处的声压分布,通过最小二乘法获得与目标声源和干扰噪声源响应对应的最优球波函数扩展项数和最优系数向量,结合测点位置的空间坐标进行声波分解,并分别重建出各声源在测量面上的声压分布。为了验证方法的有效性,分别给出了相干噪声源为球形声源和非球形声源的仿真验证,并在全消声室内对双扬声器产生的相干声场的重建进行了实验验证。结果表明:该方法对球形声源和非球形声源干扰下的声场重建都具有较好的效果,球形声源干扰下的重建精度更高。      

多声源的自由场有源声吸收

本文利用声源辐射阻抗讨论了三维空间有源声吸收问题．推导出适用于任意初级声场条件下的多次级源最优复强度的一般表达式，并通过分析声源辐射阻抗的变化规律阐明了声吸收的机理．在此基础上，以两个点源在平面波声场中的声吸收为例，详细讨论了次级源吸收功率与两源位置的变化关系，并给出消声区域分布规律．最后在半消声室中获得了良好的实验效果，验证了所得结论．     

单层传声器阵列重建相干声场的近场声全息方法研究

针对传声器阵列两侧存在相干声源的非自由声场重建问题,提出基于球面谐波函数扩展近场声全息理论的相干声场重建方法。该方法在已知测量面两侧声源几何位置时,使用单层传声器阵列获取测量面处的声压分布,通过最小二乘法获得与目标声源和干扰噪声源响应对应的最优球波函数扩展项数和最优系数向量,结合测点位置的空间坐标进行声波分解,并分别重建出各声源在测量面上的声压分布。为了验证方法的有效性,分别给出了相干噪声源为球形声源和非球形声源的仿真验证,并在全消声室内对双扬声器产生的相干声场的重建进行了实验验证。结果表明:该方法对球形声源和非球形声源干扰下的声场重建都具有较好的效果,球形声源干扰下的重建精度更高。     

基于统计最优和波叠加的联合局部近场声全息

提出了一种基于统计最优近场声全息和波叠加法的联合局部近场声全息技术。首先利用两次统计最优近场声全息的声源定位结果来指导配置等效源,其后利用波叠加法进行局部声场重构。该技术适合于中低频声场的局部重建,计算快速,重建精度高;可以在测量数据有缺失的情况下重建声场。进行了脉动球声源模型的数值仿真,并在半消声室内对电机噪声源进行了实验,仿真实验都准确地重构了声源所辐射的外部声场。该技术可以重建任意类球形声源辐射的声场。      

非自由声场中目标声场还原与重建的等效源方法

为消除在非自由声场中重建声场时干扰声源对重建效果的影响,提出一种采用单个测量面上的声压和质点振速作为输入、等效源法作为分离和重建算法的非自由声场中目标声场还原与重建方法。该方法首先利用单面声压-质点振速测量和基于等效源法的声场分离技术将测量的混合声场分离为来自目标声源的向外传播的声场和来自干扰声源的向内传播的声场,然后利用向内传播的声场和目标声源的边界条件计算出干扰声在目标声源表面产生的散射声场,并将其从向外传播的声场中去除,还原出目标声源在自由声场条件下的辐射声场,最后利用还原的声场实现目标声场重建。通过数值仿真和实验检验了该方法的有效性和必要性。仿真和实验的结果表明,该方法可以在非自由声场的测量条件下,有效地去除干扰声的影响,实现目标声场的准确重建。      

空间声场有源声吸收中的多极源结构

本文从声波基本方程导出了空间声场的有源声吸收能量公式,讨论了单极子,偶极子,三极子等多极次级源对初级声场的有源声吸收及相应的实现条件。在此基础上提出偶极次级源是较简单的次级源结构。在消声室的实验结果表明它具有较好的声吸收性能,为其应用作了初步的可行性研究。     

半自由声场的全息重建和预测实验研究

半自由声场环境下的声源重建和声场预测研究对声全息技术走向实际应用具有非常重要的意义.在提出基于分布源边界点法的半自由声场全息重建和预测方法的基础上，对此展开了实验研究.并将重建和预测的结果与常规方法重建和预测的结果进行了比较和讨论，说明了重建预测过程中反射声压的影响和考虑反射声压的必要性，证明了所提出方法在解决半自由声场环境下存在地面反射时的声源重建和声场预测时的有效性和准确性.还提出了采用奇异值截断滤波和Tikhonov正则化方法来削弱测量误差的影响，从而进一步优化了重建结果，提高了全息成像的可信度. 关键词： 声全息 半自由场 边界点 声辐射 反射声     

虚光场对光场与玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中光场压缩性质的影响

在压缩真空态光场和二能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体相互作用系统中, 应用全量子理论, 采用非旋波近似, 研究了光场的压缩特性以及原子本征频率、原子-光场的耦合系数、光场初始压缩因子以及虚光场对系统光场压缩特性的影响. 研究表明, 光场的两个正交分量均被周期性压缩, 其压缩深度与光场初始压缩因子有关, 光场与原子的耦合系数决定了光场的量子崩塌-回复频率,虚光场效应使得光场的压缩深度增强.     

纠缠双原子对场熵压缩特性的影响

研究了相干态光场与纠缠双原子相互作用系统中场熵的压缩性质,借助于数值计算,讨论了双原子纠缠度及光场强度对场熵压缩的影响。所得结果表明,双原子初态的纠缠度对压缩的持续时间和压缩深度具有决定性的影响。当双原子初始时刻处于最大纠缠态时,场熵具有较大的压缩深度和较长的压缩时间。初始光场强度对场熵的压缩深度和压缩时间也具有显著的影响。光场愈弱,场熵的压缩性愈好。     

外加电场对光折变高阶响应影响的微扰分析

应用微扰展开法了“跳跃模型”给出了空间电荷场前三阶分量随时间，外加电场等变化的解析表达式，同时讨论了外加电场对各阶空间电荷场建立的影响，当扩散与外加电场可比拟时，外加电场对空间电荷场的影响不大，随着空间电荷场阶数的提高，其达到最大饱和值所需的外加电磁越小，在外加电场作用下，空间电荷场各阶分量随时间呈振荡衰减，直到达到饱和，外加是场越大，振荡越强烈，周期越短，在考虑高阶分量的贡献后，空间电荷场的振荡     

磁场辅助热处理金属化碳纳米管场发射性能

利用化学镀方法对多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotubes,MWNTs)表面金属化镀镍(MWNTs/Ni),采用丝网印刷制备MWNTs/Ni场发射阴极,并在磁场辅助下热处理所得阴极,研究磁场辅助热处理对MWNTs/Ni阴极的场发射性能的影响,经300mT磁场辅助热处理的MWNTs/Ni的场发射阴极开启场强约为0.80V·μm~(-1),场增强因子β约为16068,对单根MWNTs/Ni在磁场中的受力情况进行建模分析,实验结果表明:磁场辅助热处理有助于提高MWNTs/Ni在阴极表面的直立分布,提高了MWNTs/Ni的场发射性能。     

外加交变电场对光折变基频空间电荷场瞬态特性的影响

利用“跳跃模型”讨论外加交变电场（包括正弦和方波电场）对光折变基频空间电荷建立的影响,给出了空间电荷场基频分量随时间、外加交流电场振幅频率等变化的通解表达式。发现基频空间电荷场虎部和实部的振荡频率分别是外加交流电场振荡频率的两倍和一倍。当外加交变电场频率较大时光折变光栅是相移型的。这和基于“带导模型”给出的数值结果相符。     

耦合双原子Jaynes-Cummings模型的腔场谱H

研究了处于激发态的两原子与高Q腔场相互作用单光子过程的腔场谱,给出了初始光场为光子数态、相干态、压缩真空态时的腔场谱数值计算结果,分析了原子间偶极-偶极相互作用强度gα对腔场谱结构的影响.发现真空场Rabi峰,当gα较弱时为4峰,gα较强时为3峰结构;弱场数态(n＞0)时为5峰,强场时为3峰结构.相干态和压缩真空态时,谱结构与光子数分布有关,一般为复杂的多峰结构.结果表明,gα对峰位峰高都有影响,破坏了谱结构的对称性,但这种影响只在真空场和弱场时才较明显.     

爆炸电子发射初期阴极表面电场的研究

为了研究二极管爆炸电子发射初始阶段阴极表面复杂的物理现象及规律, 建立了由场致电子发射阴极构成的一维平板真空二极管物理模型,通过自行编程数值求解泊松方程, 考虑了发射出的电子对阴极表面电场的非线性影响,自洽模拟得到了阴极表面电场随时间的变化情况. 模拟结果表明,爆炸电子发射初期,阴极表面电场随时间的增加而呈现出不断振荡的规律, 且振荡幅度越来越小,最终到达一个稳态的值,二极管两极板之间的外加电场越大, 阴极表面稳态电场的绝对值越大;电场增强系数越大,阴极表面稳态电场的绝对值越大. 在整个时间演变过程中,阴极表面的实际电场强度决定着阴极发射的电流密度大小, 反过来阴极发射的电流密度又会影响到阴极表面的电场.     

磁场对球头阴极二极管特性的影响

 采用全电磁PIC粒子模拟方法研究了磁场对球头阴极二极管物理特性的影响。结果表明外加磁场主要是通过对二极管束流轨迹的改变来影响二极管的物理特性。由于外加磁场将约束其产生电子束的发散，结果使其空间电荷限制电流减小，其值在无外加磁场并且自磁场可以忽略时的空间电荷限制电流值的0.5~1倍范围内。当外加磁场足够强时，束流轨迹主要受外加磁场控制，二极管产生的电子束既不箍缩也不发散。强外加磁场条件下的空间电荷限制电流近似为无外加磁场时的一半；在无外加磁场条件下，在阳极处的束流半径随二极管电压电流的增大而减小，空间电荷限制电流增强因子随束流半径的减小而减小，随二极管电压电流增大而减小。这一系列结果是在二极管电流小于其自箍缩临界电流条件下得到的。     

失谐量对多模场非简并多光子Jaynes-Cummings模型量子场熵演化的影响

利用Von Neumann约化熵理论研究了多模相干态场与二能级原子非简并多光子相互作用系统中量子场熵的时间演化特性,得到了含有失谐量的多模场熵的解析表达式,并通过数值计算讨论了光场为三模场时频率失谐量对场熵演化的影响.结果发现：当近共振时,失谐量几乎不影响场与原子之间的纠缠特性;而当远离共振时,量子场熵很强地依赖于失谐量的大小,特别是当失谐量足够大时,场与原子几乎总是处于纠缠态.     

晶体级联方式的宽带三倍频方案分析

 讨论了入射基频光频谱宽度、两块和频晶体失谐角对KDP晶体Ⅰ/Ⅱ/Ⅱ类角度失谐级联方式的三倍频光功率谱分布的影响，分析了影响三倍频效率的因素。研究结果表明，第二块和频晶体得到的三倍频光的功率谱分布与基频光功率谱分布及失谐角有关，三倍频光频谱宽度近似为基频光的3倍，采用该方案的三倍频可有效抑制由于基频光时间相位调制导致的三倍频光强随时间分布的不均匀，并能有效提高大带宽条件下的三倍频转换效率。同时，采用该方案的三倍频，对级联的两块和频晶体厚度及失谐角调整精度要求不高，在实验上有很大的可操作性。