液体驻波演示仪的研制和应用

根据驻波形成的原理及其特点,利用MCU,DDS,LPF等产生频率和相位可数控调节、频率稳定性较好的大功率DDS信号源,使用该功率信号驱动由扬声器、声波汇聚器、有机玻璃管和少量液体组成的驻波演示管. 在驻波演示管内,由扬声器发出的行波和反射面形成的反射波干涉形成物理模型清晰的驻波.     

采用频分多路复用方案的干涉型光纤水听器阵列研究

从系统设计的角度,在介绍干涉型光纤水听器阵列采用基于相让产生载波（ＰＧＣ）技术的频分多路复用方案时的阵列构型、调制解调技术的基础上,通过对阵列输出信号频谱进行理论分析入手,重点揭示了在Ｊ×Ｋ阵列中阵列单元数Ｎ、可测信号幅度Ｄ和可测信号频率ωｓ之间的相互关系,以及制约Ｎ、Ｄ、ωｓ增大的关键因素。特别分析了最大可检测光相移及其随频率变化的规律。并用实验验证了有关理论分析得出的结果。     

基于自动跟踪LED驱动电压控制电路的创新设计

LED发光二极管在发光时约有80%以上的功率转化成了热能,导致LED发光二极管的PN结温度过高,这是影响LED发光二极管的发光效率与照明功能的主要因素。本文针对上述问题,结合现实情况,设计了一种自动跟踪LED驱动电压的控制电路,从串联稳流单元采样一个电压信号,与本控制电路中的基准电压相比较,产生一个控制信号,去控制所述串联稳流单元前级的开关稳压电源,使它的输出电压随LED灯的工作电压的变化而变化,不增加调整管的功耗。避免了常见的恒压驱动亮度变化大的缺陷,从而大幅度提高LED发光二极管的工作效率,该控制电路结构简单、成本低、损耗小与可靠性高。     

声柱谐振时的频率和效率

本文从实验和理论方面对声柱谐振时的频率进行了研究,并对声柱谐振时的效率作了理论计算。结果表明,谐振频率随扬声器单元数N的变化近似地按线性规律增加;而谐振时的效率在N少于3时与N成正比,当N大于4时逐渐趋于平缓。 文中还表明了将声柱中各个扬声器作为长管一端的平面活塞辐射源处理更符合于实验结果。     

锥形渐变截面驻波管及其极高纯净驻波场的实验研究

锥形渐变截面驻波管是用锥形管代替突变截面驻波管突变截面部分的驻波管.为对比研究锥形渐变截面驻波管与突变截面驻波管的声学及其极高纯净驻波场性质,首先借助传递矩阵,对锥形渐变截面驻波管的声学性质进行了实验研究.研究表明,与突变截面驻波管一样,锥形渐变截面驻波管也属于失谐驻波管.利用其失谐性,在一阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管获得了181 dB的极高纯净驻波场.在对锥形渐变截面驻波管和等长的突变截面驻波管的驻波饱和性质进行对比实验研究后发现,在一阶共振频率下,锥形渐变截面驻波管不仅能很好地抑制管内驻波场高次谐波的增长,而且能有效地降低管内驻波场的能量损耗,在相同扬声器激励电压下获得声压级更高的大振幅纯净驻波场.实验研究还发现,在三阶共振频率激励下,锥形渐变截面驻波管的大振幅驻波场三次谐波频率接近声压级传递函数谷值对应的声源端七阶阻抗共振频率,三次谐波随基波快速增长并表现出趋于二次谐波的饱和性质.     

声波多普勒效应演示实验

利用声波多普勒效应导致声强变化的特性,设计了声波多普勒效应实验装置,该装置将声音信号转变成电信号,并用信号大器进行放大,驱动发光二极管发光演示了声波的多普勒效应.     

优化扬声器阵列的指向性与声功率级

提出了同时优化扬声器阵列的指向性和声功率级的方法。运用该方法可以优化扬声器阵列的输入电压分布,获得指向性和声功率级二者兼顾的扬声器阵列。本方法不必使用复杂的与频率相关的信号处理装置。模拟结果和实验测量结果表明该方法是可行的和有效的。     

光谱组束半导体激光阵列的多谱线频率变换

通过对半导体激光阵列进行光谱组束,使阵列中各个发光单元的光束重叠,同时锁定在不同的波长上;将组束后的光束进行频率变换,组束的各个光束同时满足非线性频率变换中的和频条件,产生和频的蓝光输出。光谱组束半导体激光阵列增加了参与非线性频率变换半导体激光发光单元的个数,有利于提高整体频率变换的输出功率。实验采用标准的半导体激光阵列,组束后连续输出功率为18.2 W,非线性频率变换产生的蓝光的输出功率为93mW,光-光转换效率约为0.51%。实验证明了光谱组束半导体激光阵列多谱线频率变换的可行性。     

大功率半导体激光器阵列热串扰行为

以硬焊料传导制冷,30%填充因子半导体激光器阵列为例,建立了三维有限元模型,对阵列内部各发光单元之间的热串扰行为进行了分析研究。结果表明,当其连续波工作时间大于1.2 ms后,阵列内发光单元之间出现热串扰现象;当次热沉由CuW合金改为铜金刚石复合材料时,阵列内发光单元自热阻和相邻发光单元的串扰热阻降低,有效地降低了各发光单元之间的热串扰行为。保持阵列宽度、发光单元数目及发光单元周期不变,发现随阵列填充因子的增加,器件热阻以指数衰减趋势逐渐降低,而发光单元间的热串扰特性对此变化并不敏感;保持阵列单个发光单元输出功率,发光单元尺寸及阵列宽度不变,增加发光单元个数后,阵列内各发光单元之间热串扰加剧,填充因子越高阵列升温速率越快;但在最初约70 s内,包含不同数目发光单元的阵列最高温度差异仅约0.5 ℃,有利于多发光单元高填充因子器件高功率输出。     

带热丝的孔脱管演示实验的改进

本支介绍了用带热丝的孔脱管演示气柱中纵驻波的两种实验装置.第一种是美国现在使用的装置;第二种是作者改进的装置.改进后的装置有以下优点: 1.把振源由空气号筒改为电动扬声器,这样一来,就可以在固定管长的条件下,通过调节振源频率的办法,使气柱和振源发生共振,从而能够在管中形成各种不同波长的驻波(而不是一种波长的驻波);而所使用的实验设备更轻便、容易得到. 2.增加了演示反射端为开口的新内容. 3.改善了消音装置──把整个共振系统装在一个消音箱内,使看演示的人不觉得声音太刺耳.一、美国。物理学演示手册》中介绍的实验装置 如图一…     

磷化镓平面单片矩阵寻址显示器

体积小而需要发光单元密度高的显示器,可以用发光二极管来做。矩阵寻址可以减少显示器的内部联系。本文介绍了一种平面处理技术,可以把发光二极管之间的互连集成化,做成单片的半导体阵列。讨论并示出了一种5×7单片矩阵显示器的性能。     

自制感抗影响因素演示仪

利用自制的实验仪器,探究了影响感抗的因素.通过手机输出不同频率的音频信号,经过电感到达扬声器,利用平板电脑内音频分析软件实时测量声音响度.将声音信号转化为图像,通过图像的幅值观察声音响度,学生能够直观地认识电感器对交变电流的阻碍作用.     

垂直气液两相流混沌吸引子单元面积分析

为了充分反映吸引子结构随时间延迟的变化规律,在现有吸引子形态描述方法基础上定义了吸引子单元面积,通过仿真发现,吸引子单元面积随时间延迟变化曲线第一个波峰的高度和时间延迟主要由信号中大幅值波动的数量、频率决定,利用此规律对实验采集到的气液两相流电导波动信号进行分析,发现在固定液相流量条件下,改变气相流量会导致泡状流、段塞流和混状流中大幅值波动幅度的改变,但相同流型信号中大幅值波动的频率比较接近.将吸引子单元面积随时间延迟变化曲线第一个波峰的时间延迟和落差比作为特征量,可以实现泡状流、段塞流、混状流的流型分类.     

发光二极管负电容与复合发光关系

利用正向交流(ac)小信号方法对发光二极管(LED)的电容-电压特性进行测量,可以观察到发光二极管中的负电容现象。通过对复合发光机理和发光二极管p-n结进行分析,得到了发光二极管在特定的正向电压范围内,由于发光概率复合急剧变化出现了＜0的现象;当＜0时,分析发光二极管结电容在正向偏压下对交流小信号的响应得到发光二极管表观电容的电流相位落后交流小信号电压相位,发光二极管表观电容表现为一个负电容。首次得到了发光二极管负电容与复合发光的关系表达式。     

自制声波干涉仪

用自制音频振荡器给2个电声性能相同的扬声器提供音频信号使其发声,在空间形成两列频率相同的声波,并通过声音的强弱来演示声波的干涉现象.     

环绕声重放中通路信号相关性与听觉空间印象

通过心理声学实验研究了5.1通路环绕声重放中前方左、右,以及左环绕、右环绕四个扬声器通路信号相关性与听觉空间印象之间的关系。结果表明,对前方左、右扬声器重放或左环绕、右环绕扬声器重放,都可以通过控制通路信号的相关系数在一定程度上改变前方或后方声像的宽度。对不同频率范围的信号,声像宽度与通路信号的相关系数之间的定量关系有所不同。但对一对侧向扬声器重放,基本上不能通过控制通路信号相关系数来改变声像的宽度,并且声像宽度很窄。对于前方和环绕两对扬声器同时重放,对粉红噪声和中心频率不大于1 kHz的倍频程信号,适当控制各扬声器对通路信号的相关系数可以获得较强的包围感;但是对中心频率为2 kHz和4 kHz的倍频程信号则无法获得包围感。进一步的理论计算和实验测量结果表明,重放声像宽度和双耳听觉互相关系数(IACC)并没有唯一对应的关系,这可能和IACC的计算方法有关。对于IACC的计算方法和适用性还需要进一步的实验验证。本文的结果将有助于实际的环绕声节目制作和评价。      

扬声器中涡流的热效应

通过分析和比较两种扬声器涡流电学模型和两种扬声器热模型，提出一种分频段的非线性热模型类比线路，给出了对应的音圈稳态温度公式，并在高频段运用逐点测温的方法研究，论证了扬声器涡流随频率变化的规律及其对扬声器热效应的影响。     

X波段16单元矩形径向线螺旋阵列天线设计

研究了一种X波段16单元矩形径向线螺旋阵列天线。介绍了该矩形阵列天线的提出背景以及工作原理,分析了两种电磁耦合探针在X波段的耦合特性,开展了扼流结构与电磁耦合探针的协同设计,设计并数值模拟了中心频率为9.3 GHz的16单元矩形径向线螺旋阵列天线,并进行实验测试。测试结果表明:该口径为96 mm×96 mm的天线在中心频率9.3 GHz下,增益为19.51 dB,轴向轴比值1.05,驻波系数1.17。     

恒定束宽扬声器线阵列优化研究

为了保持恒定束宽扬声器(Constant beamwidth transducer,CBT)线阵列高频指向性恒定,解决单元间距过小的问题,减小阵元数目,提出了利用声波导代替扬声器单元,建立了波导CBT阵列的声场模型。基于数值计算结果和数据分析,比较了不同阵元数目的波导CBT阵列和CBT阵列的指向性和声场分布,讨论了有效辐射率和使用阵元数目的关系。通过提高有效辐射率可以有效降低CBT阵列所需阵元数目,解决了扬声器单元间距过小的问题。     

驻波实验仪的一种改进

设计了一种新型的驻波实验装置,该装置采用振动频率可随外加交流电压频率变化的振动子作为振源,再利用单片机及功率驱动电路产生各种所需的不同频率的电压,来控制振源的振动频率.用它可以验证传统的驻波实验装置不能验证的驻波频率f与驻波波长λ之间的关系.