钻石颜色分级定量化技术的研究（英文）

美国宝石学院19世纪30年代起,首先建立了一套成熟的钻石颜色分级系统。传统上,钻石颜色分级靠目视以及与成套标准比色石比较确定。目视分级结果被一些因素如检验环境、钻石尺寸,分级人员等所影响。因此经常出现对一个样品,即使是同一个人在相同环境分级检测也容易出现分级偏差。为了避免上述问题,利用检测设备来评估钻石颜色,成为钻石领域的一个研究热点。可是目前没有达到评估钻石颜色分级的要求。该研究给出了一个有意义的方法来定量表征钻石的颜色。该方法使用显微微区定位检测方法来定量评估钻石颜色,同时该方法可以避免钻石尺寸大小对钻石颜色分级的影响。可见光分光光度计原理被使用在该方法。该方法由样品系统、微区定位显示系统、信号收集与计算系统组成。D65光源被使用,并且色温保持在(6 500±200) K;高分辨率CCD探测器作为信号采集设备。该方法准确检测了几套不同大小和颜色的带国家(中国)标准证书的钻石样品,结果表明,该方法能够快速、准确的测量钻石的颜色坐标,并自动转换为钻石分级系统对应的颜色分级级别,同时靠使用微区定位检测技术,对圆钻型钻石测试能够排除钻石尺寸引起的颜色分级偏差。该方法对钻石分级是一个有益的潜在技术。     

湍流预混火焰中的浮力效应

本文利用数值模拟研究了浮力对湍流预混V形火焰平均速度场的影响,发现浮力效应主要体现在远场区域,而在火焰刷附近非常有限;利用落塔和 OH-PLIF 方法在正常重力和微重力下观测了火焰皱褶,发现浮力压制火焰皱褶的程度与湍流强度密切相关。分析表明斜压机理是浮力影响火焰皱褶的重要原因。     

钻石颜色分级定量化技术的研究

美国宝石学院19世纪30年代起,首先建立了一套成熟的钻石颜色分级系统。传统上,钻石颜色分级靠目视以及与成套标准比色石比较确定。目视分级结果被一些因素如检验环境、钻石尺寸,分级人员等所影响。因此经常出现对一个样品,即使是同一个人在相同环境分级检测也容易出现分级偏差。为了避免上述问题,利用检测设备来评估钻石颜色,成为钻石领域的一个研究热点。可是目前没有达到评估钻石颜色分级的要求。该研究给出了一个有意义的方法来定量表征钻石的颜色。该方法使用显微微区定位检测方法来定量评估钻石颜色,同时该方法可以避免钻石尺寸大小对钻石颜色分级的影响。可见光分光光度计原理被使用在该方法。该方法由样品系统、微区定位显示系统、信号收集与计算系统组成。D65光源被使用,并且色温保持在(6 500±200) K; 高分辨率CCD探测器作为信号采集设备。该方法准确检测了几套不同大小和颜色的带国家（中国）标准证书的钻石样品,结果表明,该方法能够快速、准确的测量钻石的颜色坐标,并自动转换为钻石分级系统对应的颜色分级级别,同时靠使用微区定位检测技术,对圆钻型钻石测试能够排除钻石尺寸引起的颜色分级偏差。该方法对钻石分级是一个有益的潜在技术。     

钻石切工溯源方法的研究

首先加工了一套仿钻石样品,通过送检到可溯源到国家基准的计量检定部门测试,用其测试结果验证比例仪的结果可靠性,达到间接溯源的目的.并对测试结果的不确定度进行详细计算.实验表明该方法简便可行,成本也较低.进而形成了一种用于钻石切工溯源的方法,并制定了标准指导溯源工作.使钻石切工分级真正统一到国家基标准.     

基于可见光-近红外光谱的BIF磁性率确定方法研究

铁矿中磁性率是评价铁矿床工业价值和划分矿石工业类型的重要指标。传统的磁性率测定法存在工作量大、效率低、周期长的缺陷,成为经济、合理、高效开采铁矿资源的瓶颈问题。采用便携式地物光谱测试仪对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司的BIF实验样品进行可见光-近红外光谱测试,分析了光谱特征,构建了比值指数(RI)、差值指数(DI)和归一化指数(NDI),并确定光谱指数与样品磁性率相关性最显著的敏感波段及对应的相关系数值;优选出与样品磁性率相关性最显著的比值指数(RI),构建实验样品磁性率的定量反演模型,并进行了验证。结果表明,三种光谱指数与样品磁性率敏感波段均位于935与1 050 nm,且该波段处的相关系数均达到0.9以上,其中比值指数与样品磁性率的相关性最高;基于比值指数构建的实验样品磁性率定量反演模型的预测误差为0.038,反演磁性率与实测磁性率的判定系数(R2)为0.964 5,预测结果比较理想。为确定BIF的磁性率提供了一种新方法,该方法具有工作强度小、经济、高效、便捷的优点,且对遥感找矿具有一定指导意义。     

鞍山式铁矿SiO2含量的热红外光谱分析方法

SiO₂含量是铁矿石质量控制的主要技术指标,亦是衡量铁矿石品质好坏的关键指标之一,对选矿方法、配矿流程的确定具有重要意义。传统的SiO₂含量测定法虽然准确度高,但工作量大,操作繁琐,花费时间长,难以快速、高效确定铁矿石中SiO₂含量。采用红外光谱辐射计Turbo FT对辽宁省鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司的“鞍山式”铁矿样品进行热红外光谱测试,分析了光谱特征,构建了比值指数(RI)、差值指数(DI)和归一化指数(NDI),并确定光谱指数与样品SiO₂含量相关性最显著的敏感波段及对应的相关系数值;优选出与样品SiO₂含量相关性最显著的归一化指数(NDI),构建样品SiO₂含量的定量反演模型,并进行了验证。结果表明,三种光谱指数与样品SiO₂含量的敏感波段均位于余辉带特征(RF)的左边界8.06与8.2 μm处,相关系数均达到0.9以上,其中NDI与样品SiO₂含量的相关性最高;基于NDI构建了实验样品SiO₂含量的二次函数反演模型,预测误差为3.57%。该方法相对于传统的研磨化验法,具有工作强度小、便捷、快速、高效、无污染的优点,对遥感找矿也具有一定指导意义。     

第26届全国中学生物理竞赛中的科学探究问题

  没有探究,就没有科学。科学探究,是指科学家在研究自然界的科学规律时所进行的科学研究活动。20世纪80年代后,我国和一些发达国家将科学探究作为一种教学方法引入到教学过程中,让学生处于动态、开放、生动、多元的学习环境中,使学生通过类似科学家的探究过程理解科学概念和科学探究的本质,并培养科学探究能力,从而将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探索过程转化,使学生从被动接受知识向自主学习转化。重视科学探究是我国新一轮基础教育改革的核心。科学探究的形式是多种多样的,有提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等几个要素。科学探究既是物理课程的重要内容,又是重要教学方式;既是学生学习的学习目标,又是物理学习的重要方法。 随着新课程改革的不断推进,科学探究的理念日益深入人心。我们发现不仅在近几年的高考物理试题中出现了大量的科学探究问题,而且物理竞赛也用越来越多的试题彰显科学探究的理念。     

基于高光谱技术的甲烷层流预混火焰自由基特性研究

高光谱技术提供了空间和光谱维度的信息,同时基于传统黑体模型的实验技术和计算方法不适用于甲烷火焰的辐射特性,而火焰中自由基的高光谱信息反映了火焰结构、组分浓度分布等燃烧的多方面特征,能够为燃烧模型的完善提供依据。利用高光谱技术在不同当量比和不同流量下研究了甲烷预混火焰中自由基的空间和光谱特性。对不同当量比的研究表明,随着当量比的增加,火焰中心处的CH*和C*₂自由基的辐射强度先增加后降低,而燃烧区域内二者的平均辐射强度一直增加,火焰中心处的点可以表征局部的燃烧状态,而燃烧区域内辐射均值表征热释率等整体燃烧状态,定量给出了两种方法的不同趋势。火焰中心处的CH*自由基辐射强度在当量比为1.01时达到峰值,而C*₂自由基辐射强度在当量比为1.12时达到峰值,两种自由基的辐射峰值可以分别作为燃烧中反应强度和稳定性的判据。当量比可以由C*₂和CH*辐射强度之比来表征,修正了C*₂/CH*和当量比的线性关系,提出应使用燃烧区域内C*₂和CH*的平均辐射强度之比,并提出了该比值与当量比的二次关系。利用高光谱技术生成了燃烧区域内C*₂/CH*的云图,得到了详细的空间信息,当量比大于1时,首次在火焰面附近发现了明显的过渡区,体现了高光谱技术的优势。对当量比保持不变情况下的不同流量的研究表明,随着流量的增加,火焰高度增加,而火焰顶部和火焰中心的自由基的浓度分布基本不发生变化,揭示了实验工况下流动的特征时间远小于化学反应特征时间,化学反应过程未受到明显影响。应用高光谱较好的识别出了火焰中的多种自由基,研究了甲烷层流预混火焰中自由基辐射特性及其随着不同当量比和流量变化的趋势,对燃烧现象和机理的认识具有重要意义。     

用OH-PLIF研究浮力对预混V形火焰的作用

在火焰和流动相互作用中,浮力是火焰影响流场的因素致一。研究浮力的作用有助于深入了解湍流燃烧的机理。本文利用甲烷－空气预混Ｖ形火焰研究浮力的作用。分析表明浮力不仅影响火焰的平均位置,还可能影响火焰的皱折。在１ｇｏ和μｇ下用ＯＨ－ＰＬＩＦ观测火焰,发现层流和湍流火焰呈现相反的浮力效应,这表明浮力确实影响火焰的皱折。另外,层流火焰锋面在μｇ下明显折皱,这意味着微重力也适于研究火焰中其他诱发流动的机制。     

DLN燃烧室的低频燃烧振荡现象研究

本文实验观测到一种微型燃气轮机的DLN燃烧室工作在预混模式时存在低频燃烧振荡现象,其振荡频率为1～2 Hz。采用数值模拟方法探讨了该低频振荡的形成原因。燃烧室流场的数值模拟结果再现了该低频振荡现象,结果表明,产生该低频振荡的原因为进入燃烧室之前的腔体内存在周期性回流,诱发了该低频振荡。通过修改结构,可有效消除该低频振荡,这进一步印证了该低频振荡产生的原因。本文实验观测到的低频燃烧振荡现象在以往文献中未见报道,本文工作对于理解燃烧振荡的成因及DLN燃烧室的设计有重要意义。