激光光栅多普勒效应微小振动测量

为了提高测量微小振动的精度和动态范围，提出一种基于激光光栅多普勒效应的微振动测量系统。通过对差拍信号的频率分析，以峰值频率比值的方法可以排除干扰获得被测振动频率，找到振动的翻转点并判断振幅的大小；推导了在翻转点附近的微小位移与电压值的关系，对于小于计数当量值的位移由测量电压得到，提高了微小振动位移的测量精度以及系统测量的最小分辨率、动态范围。实验系统的频率范围为0．5～500Hz，振幅为20～10mm，相对误差小于1％，其动态范围大于100dB。     

线性调频半导体激光器实现大尺寸静态、动态测距

提高大型机电设备的加工水平，动态在线测量是关键。将线性调频半导体激光器应用于动态测量，对目标的位置及移动的速度、加速度等实现准实时测量，可对加工过程实现动态补偿；依靠系统的自校准，消除半导体激光器的老化对激光波长的影响，使得测量精度得以保证，进而使其实用化成为可能；待测的参数是拍频的频率，即测量精度与半导体激光器的输出光功率无关，加之频率是数字量，便于和微机相连组成自动测控系统。系统静态相对测量精度为３×１０－４。整个测量系统体积小、结构简单，便于实现生产和现场安装，可广泛应用于大型机电设备的静态、动态测量。     

双路光谱展宽的钛宝石飞秒光学频率梳系统

对中国计量科学研究院研制的第一代基于钛宝石飞秒激光器的光学频率梳系统进行了改进和优化. 通过对激光器重复频率、光谱展宽以及拍频信号探测等方面的改进,有效地降低了光谱展宽的复杂性,提高了飞秒光学频率梳系统的稳定性和激光频率测量的便捷性. 采用该光学频率梳系统对碘稳频532 nm和碘稳频633 nm激光绝对频率进行了测量,测量结果在国际推荐值的不确定度范围之内. 关键词： 光学频率计量 飞秒光学频率梳 光谱展宽     

基于高阶谐振悬臂的动态原子力显微镜的研制

动态原子力显微镜微悬臂为无限自由度系统,具有多个谐振模态的振动特性。微悬臂的工作振动频率是影响动态原子力显微镜系统的测量特性的关键参数之一,为了提高微悬臂的谐振频率,结合悬臂的高阶谐振特性,研制了基于高阶谐振悬臂的轻敲式动态原子力显微镜,可实现对微观表面的测量,并且明显改善了动态原子力显微镜系统的测量灵敏度、测量速度等测量特性。     

受激布里渊散射瞬时频率测量的偏振优化

针对光纤偏振随机偏转的问题,提出了一种受激布里渊散射瞬时频率测量技术的优化方案。对比分析了单模光纤和保偏光纤用于实现受激布里渊散射瞬时频率测量的特性差异。实验结果表明:与单模光纤相比,保偏光纤中的偏振随机偏转现象得到有效抑制,测量系统的频率分辨率由225MHz提高至90MHz。     

扫频干涉测距光频率非线性阶次跟踪抑制方法

针对激光频率扫描干涉(FSI)测距系统中激光器输出光频率非线性对测量精度的影响,提出了一种基于非平稳信号阶次跟踪的方法。从频域的角度分析了FSI测距系统中影响测量精度的主要因素。通过检测法布里-珀罗标准具的透射信号,实现对光频率的快速间接测量。利用最小二乘的方法对光频率进行线性拟合,实现对光频率变化率的修正。通过多项式拟合的方法确定光频率的时间-频率数学表达式,构造等频率的间隔点对其逆向插值,获得对应的时间序列。对采样的干涉信号在时间序列处正向插值,重构等频率间隔采样的干涉信号,对重构的干涉信号进行频谱分析,最终得到非平稳干涉信号的干涉频率。结果表明,在不限制待测距离的条件下,利用阶次跟踪的方法,可以有效抑制激光器输出光频率非线性的影响,FSI测距系统的测量精度得到显著提高。在1000 mm的测量范围内,测量结果的空间分辨率提高了36倍以上。     

激光自外差相干测量中分布反馈半导体激光器电流调谐非线性的补偿方法

半导体激光器的电流调谐非线性对自外差相干测量的精度影响很大.研究了分布反馈半导体(DFB) 激光器的电流调谐特性,据此提出一种数学模型补偿方法.利用已知光程差下的差拍频率,建立了动态调频 系数的数学模型.以此模型对DFB激光器的电流调谐非线性进行补偿,可以将差拍信号频率预测值的相对误差 减小约3%,提高了系统的测量精度.数学模型补偿方法简化了测量系统的结构,适用于高精度的电流调谐 激光在线测量系统.     

二次偏振调制测距系统中调制频率与测距精度的关系

本文在基于二次偏振调制激光测距系统的基础上, 对调制频率与激光测距系统精度的关系做了深入的理论推导和实验验证. 最终得出结论: 相位法激光测距系统的测量精度会随着调制频率的增大而提高, 且精度的提高程度正比于调制频率的不确定度Δf与测程范围内半波长数N值的比值. 并通过选取合适的调制频率来提高系统的测距精度, 提高后的测距精度可达10^-7.     

PPLN晶体差频测量飞秒激光脉冲的载波包络相移

在飞秒激光频率梳系统中，通常采用自参考技术测量飞秒激光脉冲的载波包络相移，但该技术需要采用光子晶体光纤进行光谱扩展从而增加了系统的不稳定性，这种技术已经制约了高稳定度的飞秒激光频率梳的发展.采用PPLN晶体差频法测量了宽谱钛宝石振荡器输出的7fs激光脉冲的载波包络频移，得到了大于30dB的拍频信号，为研制无光纤的新一代高稳定度光学频率梳奠定了基础.     

用MTF确定三维面形测量系统的投影光栅频率

在基于光栅投影的三维物体面形测量技术中,投影光栅的频率将直接影响着最终的测量精度,在系统参数允许的情况下,尽可能大地光栅频率将带来高的系统测量精度,因此,光栅频率选择是一个关键问题.提出了一种确定投影系统物面光栅频率上限的方法,采用基于图像分析的调制度传递函数测量原理,首先测得系统的调制度传递函数曲线,再由此确定满足系...     

谱分析法测量叶尖小翼对风轮旋转时固有频率的影响

风力机叶尖加小翼,在一定范围内可以增加风力发电机的输出功率,提高功率系数.本文通过应用谱分析法测量风力机风轮旋转时机头的振动谱,通过分析得到了风轮动频,应用动频曲线研究了风力机叶尖小翼对风轮固有频率的影响.实验表明,叶尖小翼虽然降低了风轮静频但通过增大离心力和气动力提高了动频.叶尖小翼可以改善旋转风轮的结构动态特性.     

基于混频效应的宽带激光谐波转换理论

提出了一种新的宽带激光谐波转换理论,指出实际宽带激光谐波转换不能简单应用倍频理论,提出同时存在不同波长之间满足和频相位匹配情况,因而宽带谐波转换应该是一个倍频加和频的混合转换过程.在合理设计下,不同波长之间的和频效应可以在整个谐波转换中占主导地位,突破了传统允许波长的限制,这种理论和方法不仅适合二倍频,同时适合三倍频等高次谐波转换 关键词： 宽带激光 谐波转换 混频     

时域方法在铁电相变研究中的应用

提出了时域参数的概念。在(49±1)℃的小温度范围内研究了TGS单晶的铁电相变过程中时域和频域介电谱随温度的变化。分出了晶格极化、畴运动和屏蔽电荷激发三种机构提供的信息。后两种机构在此温度范围内使静态介电常数与音频介电常数之比值由接近于1突增至2.5以上。损耗峰主要是屏蔽电荷的贡献,相应自由弛豫时间在48.615℃附近出现奇异性质。 关键词：     

气流扬声器振动系统的设计原理

本文用等效电路方法分析了电动气流扬声器振动系统的特性,求得了气流扬声器的输入阻抗和位移振幅的频率特性,并把结果用于典型扬声器,说明用等效电路分析指导气流扬声器设计的作用。气流扬声器振动系统所需的电功率与其机械共振频率的四次方成正比,其声辐射主要限于共振频率以下,因而高频特性较差。求得了在共振频率以下,频率响应平直的最佳条件,实验表明,在最佳条件下,气流扬声器的高频特性随着磁隙中的磁感应强度的增加仍稍有提高。实验结果符合理论分析,测得气流扬声器喇叭喉部的声压级在不同情况下达181分贝或184.8分贝(零分贝等于2×10^-5牛顿/米²)。     

TO ENHANCE THE INTENSITY OF SONOLUMINESCENCE

The transient resonance of a sonoluminescence bubble has been analysed. When the bubble performs its transient resonance at the nth order harmonics of the standing waves in the liquid, the light intensity strongly depends on the amplitude of the driving pressure (proportional to its 2n power, with n=f_r/f, where f_r is Minnaert's linear resonant frequency of the bubble and f is the frequency of driving sound). The kinetic energy of a vibrating bubble becomes maximum approximately when it is in its equilibrium size. For example, when the ambient temperature of a bubble decreases from 34℃ to 4℃, a huge increase of the light intensity emitted by it can be explained. A suggestion was made that, within the limits permitted by the phase diagrams, as high an increase in driving pressure as possible could enhance the light intensity of sonoluminescence up to four orders of magnitude.     

磁场中强耦合表面极化子的性质

本文研究磁场中强耦合表面极化子的性质,采用线性组合算符法导出表面极化子的基态能量和振动频率.对AgCl和KCl晶体进行了数值计算.结果表明,磁场中强耦合表面极化子的振动频率随磁场的增加而增大,基态能量随磁场的增加而减少.     

增益(损耗)介质中高功率激光束的小尺度自聚焦理论研究

将Bespalov-Talanov理论推广到介质有增益(损耗)的情形,揭示了在介质有增益或损耗从而 光强随传输距离变化的情况下小尺度自聚焦的特性.主要是在一定的输入功率下,小尺度调 制增长的临界频率、最快增长频率及其对应的最大增益(B积分)均随介质增益或传输距离的 增大而增大;对于确定的输出功率,随介质增益的提高,B积分值变小,同时最快增长频率 向低频方向移动.利用局部能量守恒定律唯象地研究了增益和损耗对激光束成丝的影响,发 现增益使成丝距离延长而损耗使成丝距离缩短.讨论了介质增益和损耗对高功率激光放大器 设计的影响.尽量使激光器在小输入高增益状态下运行,可以从某种程度上抑制因小尺度自 聚焦而导致的介质破坏效应. 关键词： 自聚焦 成丝 强激光传输     

气液两相流压力波色散特性实验研究

设计了可调频式压力扰动源的气液两相流压力波实验装置,实验研究了垂直上升管内气液两相流泡状流、弹状流压力波的色散规律。实验结果表明,对泡状流,在实验范围内,压力波的传播速度及其衰减跟扰动频率有关,随着扰动频率的增加,波速及其衰减都增加;工质的流速对压力波的色散特性没有影响。结合数值模拟结果,验证了泡状流压力波色散特性的临界频率现象,即高于临界频率,压力波色散特性消失,本文分析了相应的物理机制。对弹状流,压力波同样具有典型的色散特性,已有研究结果还不能预测其色散规律。     

水平管段塞流压力/压差波动特性分析

本文在对水平管段塞流压力波动特性进行理论分析的基础之上,对其压力/压差波动特性进行了试验研究。结果表明,折算液速对段塞频率的影响作用远大于折算气速的影响作用;分别增加管线中的气量、液量,或者气液量同时增加,均会造成管线运行过程中均值压力/压差和最大压力/压差的增加;压力信号的概率密度分布大部分呈双峰分布,但其中也存在单峰和多峰分布;压差信号的概率密度符合正态分布;压力信号的功率谱密度具有频率波动范围窄、幅值大的特点;与同工况压力信号的功率谱密度相比,压差信号的功率谱密度具有频率波动范围宽、幅值小的特点。     

以CO_2为工质的行波热声发动机研究

工质对热声发动机的性能有重要的影响.为了进一步增加热声发动机的压力振幅,降低其频率,本文在行波热声发动机中采用CO_2作工质,对采用N_2和CO_2作工质的热声发动机内部声场、压力特性和频率特性进行理论预测,并开展了一系列实验研究.实验结果和理论结果比较吻合,采用CO_2在行波热声发动机中获得1.3的最大压比,对应的压力振幅为0.222 MPa,工作频率降低到18 Hz附近.与N_2相比,采用CO_2提高了行波热声发动机压力振幅的性能.