流体媒质非线性声学参量B/A的自动测量及显示

本文在非线性声学参量B/A的改进热力学法测试系统的基础上建立了用Z80单板机实现的自动测试系统.该测试系统能够自动测量并实时显示所测媒质的非线性声学参量B/A.运用该测试系统对几个标准液体的B/A值进行了测量,并研究了蒸馏水的B/A值随温度的变化规律、葡萄糖及蔗糖水溶液的B/A值随浓度的变化规律.     

基于静力悬浮原理的单晶硅球间微量密度差异精密测量方法研究

单晶硅球间微量密度差异测量是阿伏伽德罗常数量子基准定义的重要研究内容, 也是半导体产业中高纯度单晶硅制备工艺质量控制的主要方法. 为了改善现有非接触相移干涉法测量装置复杂和静力称重法测量不确定度低的特点, 根据单晶硅密度精密测量需要, 实现了一种基于静力悬浮原理的单晶硅球密度相对参比测量方法. 通过改变静压力和温度进行三溴丙烷和二溴乙烷混合液体密度的微量调节, 分别使两个待测单晶硅球在液体中悬浮, 根据悬浮状态时的液体温度和悬浮高度计算出待测单晶硅球密度差值. 通过双循环水浴和PID温度控制系统实现±100 μK的恒温液体测量环境. 通过图像识别和迭代拟合算法实现单晶硅球悬浮高度的测量. 使用PID静压力控制系统实现单晶硅球的稳定悬浮控制, 同时减少Joule-Thomson效应引起的液体温度改变. 利用静力悬浮模型中的温度变化和静压力变化线性关系准确测量出标准液体的压缩系数. 试验结果表明, 这种测量方法可以避免液体液面张力的影响, 测量相对标准不确定度达到2.1×10^-7, 能够实现单晶硅球密度差值的精密测量.     

最大气泡压力法测液体表面张力系数的改进

对最大气泡压力法测定液体表面张力系数的实验原理、方法及仪器进行了研究,提出用螺旋活塞定量加压控制气泡的生成速度;用扩散硅气体压力传感器测量压强,测得值数字显示;用双毛细管制作实验探头,消除了毛细管插入液体一定深度产生的静压强及待测液体密度等对计算液体表面张力系数的影响,提高了液体表面张力系数的测量速度和精度.     

石油醚在流体静高压下的超声声速、衰减、密度和绝热压缩系数

 专门设计了用脉冲-回波-重合法在不同静水压下测量液体声速的装置，并对石油醚在0.1~650 MPa流体静压力范围内测量了其超声声速和衰减系数。还通过测量体积压缩量和质量得到石油醚密度ρ随流体静压力的变化。最后，给出了石油醚的绝热压缩系数β与流体静压力的关系。     

利用自发布里渊散射测量液体声速

为了克服共振干涉法在液体的热力学声速和高频声速测量方面精度不高的问题, 本文建立了一种基于自发布里渊散射原理的测定液体声速的实验装置. 利用法布里-珀罗干涉仪对散射光进行扫描滤波, 数据采集卡结合光子计数器对散射光进行探测, 设计了一种散射光信息采集分析方法. 该实验方法有效的解决了传统布里渊散射方法中信号失真的问题, 显著地提升了液体声速测量精度. 对308.6–906.2 MHz内298.15 K饱和液相CCl₄声速进行了测量, 测量结果与文献值具有较好一致性. 利用法布里-珀罗干涉仪周期性扫描的滤波原理, 通过在测量得到的布里渊频移上加减整数倍个自由波谱区, 得到了更大频率的波谱信息, 进而设计一种测定介质高频声速的方法. 对CCl₄在5406.1–5521.0 MHz频段内的声速进行了测量. 实验结果显示, CCl₄的热力学声速随频率无明显变化, 而高频声速随频率的增大呈增大趋势且远大于热力学声速, 证实CCl₄具有色散现象.     

热力学排气系统气枕压力循环控制研究

对以液氮为工质的热力学排气系统进行了周期性压力循环控制实验,对实验循环过程中的气枕压力波动进行了测量,并对液相同步瞬时温度进行了实时监测。结果显示在前期混合模式阶段,由于外部环境漏热及内部低温泵功热持续向低温液体耗散与积累效应,液氮的平均温度上升速率为0.166K/h;而在后期并行运行模式阶段,低温液体通过节流膨胀产生了制冷效应,由于冷量的输入能够有效降低引起液相温升的热量,因而有效减缓了液体温度上升速率,有节流冷量输入的液体温升速率降低为0.0235K/h。通过数学模型对液相随气枕压力的温升变化速率及各运行模式终了温度进行了仿真,通过比较,发现计算结果与测试数据吻合较好。     

数字化智能液体汽化热测量系统研制

针对传统的液体汽化热测量实验过程繁琐、 测量误差大的不足, 设计和制作了一种基于单片机开发的 数字化智能液体汽化热测量实验系统. 该测量系统以 K 6 0单片机为核心, 用压力传感器精确测量液体质量, 单片机 闭环控制可控硅的接入电阻使加热器恒压加热液体, 排出的液体蒸气的质量由单片机A / D采集的电压变化量并结 合均值滤波实时计算得出, 对干扰与误差进行去噪与优化处理     

基于MCS1210的便携式数字血压计的设计

为提高血压测量的抗干扰能力,提升测量准确性和简化操作,本文利用示波法检测血压的原理,提出了一种便携式数字血压计的设计方案,并进行了主要由微控制器、充放气控制、压力采集、信号调理、人机交互、实时时钟、电源等模块构成的系统架构设计。设计的主要方法是微控制器控制气泵给袖带充放气,袖带压力信号经调理后分离出静压力信号和脉搏波信号,送A/D转换、滤波处理,根据傅里叶拟合法计算收缩压、舒张压等数值,并通过LCD进行血压测量值显示。测试结果表明,该系统具有测量精度高、便携式的特点,具有一定的市场推广价值。     

用高压显微光谱系统研究非晶态As2S3的光学折射率随流体静压力变化的规律

用金刚石对顶砧高压显微光谱系统在高达66kbar的流体静压力和光谱波段为400—900nm范围内,用透射光干涉谱法测量了非晶态As₂S₃(a-As₂S₃)的光学折射率n与压力p以及波长λ的变化关系。a-As₂S₃的折射率对压力极为敏感,在波长为650nm,压力从1bar变到66kbar时,它增加35％。在计算机上用最小二乘法对实验点进行拟合的结果得到:对某一波长λ来说,遵循n(P)=n(0)+Ap+Bp²的非线性关系。其中n(p)和n(0)是p压和常压下的折射率,A和B是与波长有关的系数,文中给出了A和B的具体参数。这个关系与Weinstein和Galkiewicz等人公布的n(p)和p之间遵循线性关系不同。 关键词：     

160 GPa压力范围内重新标定的红宝石压标

 在同一理论框架内,基于冲击Hugoniot和热力学参数计算了Al、Cu、W、 Au、Pt、Ta、Ag、Mo、Ni、Co和Zn的300 K等温压缩线,并结合现有静高压实验数据,在160 GPa压力范围内重新标定了红宝石压标。所采用的两种红宝石压标形式的标定结果分别为A=1 923.4 GPa、B=9.75和m=1 889.0 GPa、n=5.48,两者具有非常好的自洽性,200 GPa压力范围内确定的压力偏差小于2.1 GPa。基于提出的红宝石压标,重新计算了3组Au等温压缩实验的加载压力。固定等温体模量为167 GPa,重算的实验数据拟合至Vinet物态方程所得等温体模量对压力的一阶偏导为5.95,与超声实验数据非常吻合。     

高压下CaPo弹性性质和热力学性质的第一性原理研究

利用密度泛函理论的平面波赝势方法预测研究了CaPo从岩盐结构(B1结构)到氯化铯结构(B2结构)的相变以及B1结构CaPo高压下的弹性性质以及热力学性质等.通过等焓原理发现B1→B2的相变压力为22.8GPa. 同时计算了B1结构CaPo高压下的弹性常数以及剪切模量、杨氏模量等相关弹性参数,结果发现当压力超过20GPa时,B1结构CaPo开始不稳定了,这和等焓原理所得结果相符合. 最后通过Debye模型成功获取了B1结构C 关键词： 相变 弹性性质 热力学性质 CaPo     

流体静高压下的锂离子导电性

本文改进实验方法,在0.0001—1.23GPa流体静高压下测量了整片非晶锂离子导体B₂O₃-0.7Li₂O-0.7LiCl-xAl₂O₃(x=0.05;0.15)及其粉末压片的离子电导率及激活体积。发现粉末压片电导率峰值是由非晶微粒间的接触电导及非晶微粒体电导两者叠加;对整片非晶电导率的压力效应用离子迁移通道的物理图象给出初步的微观解释。此外,还观测到氧化铝组分减少使电导率的压力转变点明显降低;测量出不同温度热处理以及300℃等温热处理4—20h后离子电导率-压力曲线的变化规律,仍可归因于非晶态相分离及两种非晶相的先后晶化。 关键词：     

高声衰减生物媒质非线性声参量的研究

本文应用相对测量法,并加入衰减与衍射修正,测量与研究了高声衰减生物媒质的非线性声参量B/A。结果表明:心、肝、脾、肾、肌肉组织的B/A值为7左右;尿液、胆汁等水样液体的为6左右;脂肪组织的在9.6以上。分析了脂肪组织非线性声参量较大的原因,认为是由于其组织成份中类脂化合物较多所致。另外,结合本研究,讨论了Ichida等人对脂肪组织非线性声参量的研究结果。     

不同工质下热力学排气系统的压力控制及运行特性

以低温贮箱压力控制为目标,建立了热力学排气系统(TVS)和贮箱内流体流动及气液相变过程的数学模型。以18.09m~3低温贮箱在地面工况充注率75%、漏热量0.76W/m~2为例,计算了不同贮存工质(液氢、液氮、液氧)下贮箱自增压过程及开启TVS后对贮箱压力控制的效果。结果表明,相同漏热率下液氢贮箱的气枕升压速率远大于相同充注率下的液氮和液氧贮箱升压速率;TVS运行后三种工质贮箱压力均可有效地控制在165.5~172.4kPa范围内。对比了不同工质热力学排气系统的运行周期、运行时间及排气量等关键参数,同时还分析了贮箱内液体的温度变化规律。     

立方大腔体静高压装置中叶腊石的传压及密封性能研究

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物理判据.采用Bi,Tl,Ba等标压物质原位标定了以上3种叶腊石压腔中心位置及密封边处的压力;同时,采用银熔点法分别获得了3种叶腊石作传压密封材料时高温下腔体压力与系统加载的对应关系.结果表明,在相同加载油压下南非叶腊石B粉压块和国内叶腊石粉压块中心位置的压力差值不超过0.1 GPa,在升压和降压过程中叶腊石块中心位置与密封边位置的压力差值也更为相近.相比于南非叶蜡石A粉压块,B粉压块在高温传压和密封性能上更接近国产叶腊石粉压块.     

小分子液体的高温布里渊散射研究

利用金刚石对顶砧技术,采用180°背向散射和60°前向对称散射两种几何配置,对水、氨、二水合氨和甲烷等含氢小分子液体进行了高温高压布里渊散射研究,计算了在室温(296K)和高温(410K)下的声速,比较了不同小分子液体中的声速及绝热体弹模量随压力的变化关系。在等温条件下,各体系中声速随着压力的增加逐渐增加;在相同温度下,甲烷液体的声速随着压力增加的速率明显高于水、氨及二水合氨液体;在相同的温度和压力条件下,水、氨及二水合氨液体的体弹模量明显高于甲烷液体的体弹模量,表明氢键的存在对于小分子液体弹性具有较大影响。二水合氨的体弹模量斜率在1.5GPa左右发生改变,表明液体结构可能发生了改变,并分析了氢键对该体系弹性性质的影响。研究有助于理解其他含氢小分子液体中压力和温度诱导的分子结构变化。     

经典理论对超急速爆发沸腾的适用性

分析了难以用经典热力学、动力学理论求液体极限温度的原因,指出了三种汽泡形核率公式的异同点及适用条件,分析表明常规沸腾汽泡压力公式及经典汽泡动力学理论因其过多的理想化假设和简化而不适用超急速爆发沸腾。     

多元混合工质泡点和露点的推算研究

本文在对二元和三元混合液的泡点和露点研究基础上,导出了理想混合物的泡点压力和露点压力与组分的关系式,并通过对R401(A/B/C)、R407(A/B/C/D/E)、R409(A/B)等系列三元混合物的研究,推荐了多元混合物泡点压力和露点压力与对比温度的关联式,上述算法和推算式通过多种混合工质的实验值或文献推荐值比较检验,平均偏差在1%以内,个别点的最大偏差也就在2%左右,满足工程使用精度。     

生物流体中声参量效应的研究

本文利用Fenlon理论分析了流体中低频泵浦波与高频弱声波非线性相互作用而产生的参量效应,计算了和差频边带声的声压表式,并由此导出计及媒质衰减时的非线性参量B/A的公式。理论计算表明和差频边带声压幅值随泵浦声压线性地增加,由此提供了一个测量非线性参量的方法,用此方法测量了若干生物流体和混合物的B/A值。     

制冷参数测量仪的设计

针对蒸气压缩式制冷循环的特点,提出了制冷参数测量仪的设计方案。通过测量制冷系统的蒸发温度、蒸发压力、冷凝温度、冷凝压力这四个参数,并结合饱和蒸汽表或压焓图、热力学基本性质和马丁-侯方程,可获得制冷系统性能参数和热力学参数;为满足高精度的参数测量,设计了可靠的恒流源电路;为解决压力传感器的温度漂移设计了二元曲线拟合的方法,补偿后的最大相对误差为0.53%。仪表具有制冷、制热、自动、真空度、气密性多种测量模式,可通过USB与上位机通讯,可用于空调、冰箱等单工质制冷系统测量,支持30余种冷媒。该仪表的研制填补了国内制冷领域专业数字式测量仪表的空白。