二维局域共振周期格栅结构的低频振动带隙特性研究

为了解决周期格栅结构在低频领域的振动问题，基于局域共振机理，本文设计了一种新型复合二维周期格栅结构，结合有限元方法对结构的带隙机理及低频共振带隙特性进行了分析和研究，并在此基础上对结构进行优化设计。分析发现，仅对包覆层结构进行优化，便可大幅降低带隙的起始频率。带隙的位置由对应局域共振模态的固有频率决定，通过改变结构的材料和尺寸参数可以将带隙调节到满足实际工程应用的范围。数值仿真结果与试验测试结果一致，该结构可在40～90 Hz的低频范围打开宽度50 Hz的完全带隙，最大振动衰减达到36 dB。这种结构设计为周期格栅结构获得低频、超低频带隙提供了一种有效的方法，具有潜在的应用前景。     

低频标准真空涨落的测量

采用自平衡零拍方案, 对低频段的标准量子真空涨落进行了测量. 实验确定了该系统的饱和光功率约为3.2 mW. 在10 Hz–400 kHz的频率范围内, 系统的共模抑制比平均为55 dB, 在100 Hz处高达63 dB, 对激光经典技术噪声具有很强的抑制作用. 当入射光功率为400 μ W 时, 真空涨落噪声达到11 dB. 此低频量子真空噪声探测系统可广泛应用于量子计量和量子光学等研究领域.     

拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用

石墨烯是sp2碳原子紧密堆积形成的二维原子晶体结构,因其独特的结构与性质引起了科学家们的广泛关注.拉曼光谱是一种快速而又简洁的表征物质结构的方法.主要综述了拉曼光谱技术在石墨烯结构表征中应用的一些最新进展.首先,在系统分析石墨烯声子色散曲线的基础上介绍了石墨烯的典型拉曼特征(G'峰、G峰和D峰),讨论了G'峰、G峰和D峰在石墨烯层数的指认和石墨烯边缘与缺陷态分析中的应用;然后,通过对石墨烯拉曼G峰和G'峰的峰位、峰型以及强度的分析,讨论了石墨烯的层间堆垛方式、掺杂、基底、温度和应力等对石墨烯的电子能带结构的影响;最后,介绍了石墨烯中的二阶和频与倍频拉曼特征以及石墨烯的低频拉曼特征(剪切和层间呼吸振动模),并讨论了其对石墨烯结构的依赖性.     

大尺寸非对称薄膜型声学超材料的低频隔声特性研究

针对低频声波的衰减问题，设计了一种大尺寸月牙盘非对称薄膜型声学超材料结构，利用有限元法计算了其传输损失和位移场。其结构尺寸可达100 mm,隔声频率降低至10 Hz,并在10～500 Hz的低频范围内展现出良好的隔声性能。与对称型薄膜声学超材料结构的隔声频带和隔声量相比，通过在单胞中引入不对称性，使得结构的低频隔声频带拓宽了23 Hz。通过模态分析发现，不对称性使薄膜声学超材料产生更多的振动耦合模式，Lorentz共振与Fano共振的同时存在提升了月牙盘型非对称结构的隔声性能。同时，薄膜和质量块的尺寸与偏心量等参数变化可进一步优化隔声效果，为声屏障低频隔声效果的提升在结构优化设计方面提供了一种解决思路。     

多振子声子晶体的低频特性研究

本文设计了一种由硅橡胶包覆层包裹4个钨振子的新型声子晶体结构,通过有限元法计算该结构的色散曲线、振动模态和传输损失谱。结果表明,该结构的带隙范围为18.85~225.28 Hz,与传输损失谱频率衰减范围相吻合,能够有效抑制20~200 Hz的弹性波在声子晶体中传播。通过分析色散曲线上点的振动模态,说明带隙产生的原因。本文讨论了声子晶体板的缺口角度和振子之间的纵向和横向间距对带隙的影响,结果表明:当缺口角度减小时,带隙下边界几乎保持不变,带隙上边界升高从而增加了带隙的宽度;振子之间横向或纵向间距增大时,带隙下边界和上边界均上升,带隙变宽,进而优化了声子晶体模型的带隙。同时声子晶体板的缺口设计能够节省材料,从而减轻结构的质量。     

利用遗传算法由电阻抗计算四阶带通箱的低频响应

提出了一种基于电阻抗得到四阶带通扬声器系统低频频率响应的方法。该方法无需消声室,首先建立扬声器系统的电阻抗集中参数电路模型并测量得到电阻抗曲线,然后运用遗传算法优化模型中的元件参数值,使得由模型计算得到的阻抗曲线与测得的阻抗曲线相吻合,再根据模型计算得到低频响应曲线。测量结果表明理论曲线与实测曲线相吻合,说明基于电阻抗得到低频响应的方法是可行的和有效的。     

弯曲圆盘换能器与镜像虚源的互辐射作用

建立了弯曲圆盘换能器镜像虚源等效模型,利用脉动球源互作用原理对弯曲圆盘与其镜像虚源的互辐射作用进行理论分析,给出了互辐射阻抗及系统谐振频率的数学表达。提出了虚源互作用的低频换能器设计思想,将刚性反射板引入弯曲圆盘换能器临近辐射面的声场中,通过理论分析、有限元模拟和样机实验研究了低频换能器谐振频率与主要结构参数之间的关系。结果表明,弯曲圆盘与镜像虚源间的互辐射作用可以有效降低换能器的谐振频率,当反射板直径与弯曲圆盘辐射面直径相当时,谐振频率可降低至其自身谐振频率的50%以下;当反射板直径为弯曲圆盘辐射面直径2倍时,谐振频率可降低至37%。      

飞秒光学外差光学克尔效应和低频拉曼光谱技术研究离子液体[bmim][PF6]的低频光谱

利用飞秒光学外差光学克尔效应技术获得了咪唑类离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])体系中反映分子间相互作用的低频光谱. 结果分析中, 利用Brownian振子时间相关函数的精确表达式对光学克尔效应动力学数据中的核振动部分进行模拟, 在时域上获得各个振动组分的时间演化行为, 并进而通过快速Fourier变换获得各个振动组分的频域光谱和总加和光谱. 此外还利用低频拉曼光谱技术测量了离子液体[bmim][PF6]的低频光谱, 并和飞秒光学外差光学克尔效应实验的结果进行对比, 发现两种方法获得的低频光谱相近. 实验结果表明Brownian振子时间相关函数的精确表达式可用来解析离子液体体系中低频振动的时间演化行为.     

点阵式上转换板在激光光斑采集中的应用研究

 通过在镜头前加装上转换板,利用其快速的红外上转换功能可以提高CCD对于低频窄脉冲光斑的采集效率。然而在利用传统面阵式工艺制成的上转换板采集光斑的过程中,普遍存在因上转换材料内部漫反射及局部饱和效应造成的光斑形状和光强分布的失真。针对上述问题,提出了一种新的点阵式上转换板制作工艺,并设计了点阵式上转换板光斑采集成像质量对比实验。实验结果表明,点阵式上转换板对低频窄脉冲光斑有更好的采集效果。为评价点阵式上转换板所采集光斑的成像质量,建立了相应的评价模型。     

煤层气排采动态的被动式超低频频谱分析

煤层气的勘探与开发具有很强的经济意义、环境意义以及社会效益.煤层气排采过程动态监测与准确评估是煤层气高效开发的关键.文章从煤层气排采动态的天然源超低频电磁探测原理出发,采用北京大学超低频电磁探测仪器,通过分析煤层气排采过程中不同时间段的超低频电磁探测频谱,揭示煤层气排采的动态变化.山西沁水盆地实际探测结果表明:被动式超低频电磁探测技术能够简单、有效、尤损伤的探测煤层气排采动态.