毫米波大功率脉冲衰减器渐变结构的匹配研究

首先提出一种适合于毫米波大功率脉冲衰减器的结构形式，然后，用里兹－瑞利法分析了它的截面阻抗值，根据阻抗值，提出渐变线的一种优化方法。经实验验证，这种渐变结构的衰减器具有很低的驻波，同时也可有很高的功率容量。     

约束结构下激光冲击波特性实验研究

 在约束结构下用短脉冲强激光对不同形状的铝片进行了冲击对比实验,研究了约束层和表面黑色涂层的作用。进行了水约束层作用的实验，所得的应力波强度与无约束层时相比有大幅度提高，但低于理论预测值。比较实验结果发现，黑色涂层更主要的作用是防止靶表层的烧蚀破坏，而冲击过后剩余的涂层会明显地衰减传向靶中的应力波。对于实际工程应用中有重大意义的非规则平面情形下的约束机制，实验表明，在曲率半径大于400mm时平面约束结构的作用依然有效。     

对浸入水或甲醇中的石墨氧化物的理论研究 (cited: 3)

采用密度泛函理论优化了含水和不含水的石墨氧化物的多种结构. 当层间没有水分子时,优化的层间距在6 ?左右,小于6.5～7 ?的实验值. 反之,水石墨氧化物的层间距和实验值符合很好. 基于优化的石墨氧化物结构,用分子动力学方法模拟了水或甲醇中的石墨氧化物. 对于不含水的石墨氧化物,水和甲醇分子不进入其层间. 而对于含水的石墨氧化物,液体分子进入层间,增大了层间距,半定量地重复了实验现象.     

瑞利临界角的相位法测量

本文根据声波在液体内传播到液-固介质界面上,在入射角为瑞利临界角附近时,反射波有位相π变化的特点,提出了测量瑞利临界角的相位法,并进行了实验观察。这种方法可以用来精确测量固体声表面波的相速度和检测固体中横波相速度的微小变化.     

浅海中的混响衰减

本文定义混响衰减作为描述浅海混响的基本物理量。对不同的声速剖面和海底散射模型，分别用射线方法和ＷＫＢＺ简正波方法（考虑和不考虑复本征值的影响）计算了混响衰减随时间（距离）的变化。数值模拟结果表明复本征值的影响不能忽略，在中等距离上按射线方法计算的混响衰减与考虑了复本征值影响的ＷＫＢＺ方法计算结果相一致。负跃层浅海中的实验结果表明混响衰减与源和接收器的深度有关，但与带宽无关。理论预示的混响强度的几何平均规律也从实验得到了证实。     

10－6—10－4m2/s黏度液体中靶受力学作用的测试与分析

通过自行研制的光纤传感器对不同黏度液体中材料靶后的力学作用进行研究，获得了液体黏度变化对等离子体烧蚀力、射流冲击力及空泡生存周期的影响. 实验结果表明：液体黏度相同时，靶材所受冲击力幅值随作用激光能量的增加单调上升；液体黏度增加时，靶材所受的冲击力减小，靶材的空化空蚀程度亦减小；受液体黏度增大的影响，空泡膨胀或收缩过程减缓，相应的生存周期也增大. 此外，对空泡溃灭周期公式进行修正, 结果表明修正后的理论估算值与实验值的一致性较好.     

三层复合结构中的漏Lamb波：理论与实验

本文导出了具有流体负载的三层复合结构中漏Ｌａｍｂ波的特征方程，具体计算了铝／水／铝复合结构中漏Ｌａｍｂ波模式的色散和衰减特性，并与不存在流体负载时结构中经典的Ｌａｍｂ波传播特性作了比较。采用宽频带超声透射谱实验系统，测量了浸没在水中的铝／水／铝结构中的漏Ｌａｍｂ波色散关系。理论与实验结果符合较好。     

基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器

针对斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗使分布式光纤温度传感器产生测温误差的问题,通过对分布式光纤温度传感器的温度解调原理的研究,提出了拟合斯托克斯光与反斯托克斯光之间衰减差的方法实现温度自补偿,以此减小测温误差.以传感光纤上不同位置的两部分作为参考段和测温段,参考段的光信号作为测温段拟合多阶衰减差和解调温度的参量,通过引入多阶拟合结果解调温度,减小因斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的温度误差,实现温度的初步修正.改变光纤上同一位置的温度,取3组不同温度值及对应信号值计算引入拟合衰减差前后的瑞利噪声,分析了瑞利噪声与光纤长度和温度的关系,通过引入拟合衰减差消除瑞利噪声,减小了斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的瑞利噪声误差,实现温度的再次修正.分析比较多阶衰减差拟合结果对测温误差以及消除瑞利噪声的影响,获得最优拟合阶次.在拟合因参考段的附加损耗而导致的测温段的附加误差后,通过拟合结果进行温度补偿,完成了最终温度修正.实验结果表明,在30-90℃,引入一阶线性拟合结果的温度修正效果最好,经过三次修正后,测温误差从10.50℃降低至0.90℃.     

尼尔斯·玻尔的处女作给我们的一点启示──纪念玻尔诞生一百周年

尼尔斯·玻尔的第一篇科学著作,题为“用喷注振动法测定水的表面张力,”写于1905-1906年,正式发表于1909年.从这篇论文的产生到它的影响,都能给我们很多有益的启示. 1905年2月,丹麦科学文学院如往年一样,悬赏征求对一些问题的解答,获奖作者可得金质或银质奖章。其中的物理问题如下: “在英国皇家学会会报1879年29卷上登一载了瑞利勋爵的文章,他发展了液体喷注的振动理论。这种振动,当液体喷注的截面为非圆形时,是围绕圆柱形进行的.按照这一理论及瑞利勋爵对这些振动所进行的实验,看来有可能从此走出液体的表面张力.因此,对于液体喷注的振动…     

毛细管探针法测定液体表面张力系数的进一步研究

采用较大直径的毛细管对探针法测量液体表面张力系数做了进一步研究.文中引用了Prokhorov提出的改进的瑞利公式,介绍了表面张力系数α的各相关公式的适用范围.实验中利用毛细管探针法测量了几个不同温度下蒸馏水在一直径为5.744.nm的毛细管中的上升高度,用Prokhorov公式计算α.实验测得的蒸馏水的表面张力系数与公认值的百分误差约小于0.13%.最后对实验结果的误差原因进行了分析.     

基于瑞利积分叠加法的聚焦换能器声场特性研究

基于经典的瑞利积分,提出考虑非线性传播、各次谐波衰减的声场瑞利积分线性叠加算法.分析其原理,并以凹球面聚焦换能器为例,采用该算法研究媒质衰减和非线性传播特性影响声焦域的规律.并与Khokhov-Zabolotskaya-Kuznesov(KZK)数值算法,以及实验结果进行比较,验证瑞利积分线性叠加算法描述高强度聚焦超声(HIFU)声场的有效性.     

瑞利（Rayleigh，John William Strutt，3d Baron，1842—1919）英国物理学家（Physicist，England）

瑞利出生贵族家庭，因袭父亲爵位。而被称为瑞利勋爵。瑞利自幼聪敏，20岁进入剑桥大学学习，逐渐显露才华；3年后以优异成绩毕业。他在理论和实验两方面都有杰出的才能，研究工作几乎遍及当时经典物理学的各个领域。他的《声学原理》以科学名著著称于世。青年时并不以贵族爵位而影响其科学上的追求。他善于用简单的设备作实验而能获得十分精确的数据。     

含气泡液体中声传播的解析解及其强非线性声特性

声波在含气泡的液体中传播时,气泡的受迫振动会引起强的声散射,并且由于振动的非线性,使得气泡产生的次级波不仅含有基频成分,而且还会有高次谐波。本文从理论上描述了气泡个数随尺并给出了含气泡液体的等效非线性声参数Ｂ／Ａ的计算公式理论与已有的实验观测符合较好,文中对含气泡水的声速和声衰减等特性也进行了讨论。     

利用流-固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量

基于流-固交界面上的伪瑞利波衰减依赖半空间流体性质这一特点,提出了一种利用伪瑞利波幅度测量液位的声学方法,并设计实验对其可行性进行了探讨。首先简要介绍了该方法的理论基础,回顾了前一篇文章的数值模拟工作所得到的重要结论;而后在水槽内进行实验,使用两个源距固定的横波换能器分别激发和接收铝制柱体表面的伪瑞利波,测量了不同液面高度下的脉冲伪瑞利波幅度及其主频偏移,并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明,测量所得的伪瑞利波幅度变化范围略小于数值模拟所得到的结果,但二者在反映变化规律上具有较好的一致性,即:随着液面高度的升高,脉冲伪瑞利波幅度近似呈指数下降,与此同时主频向低频偏移,偏移量近似呈线性规律增大。本文的研究结果从实验上验证了这一检测方法的可行性和有效性。     

利用流-固交界面上的伪瑞利波幅度进行液位检测的实验测量

基于流-固交界面上的伪瑞利波衰减依赖半空间流体性质这一特点,提出了一种利用伪瑞利波幅度测量液位的声学方法,并设计实验对其可行性进行了探讨。首先简要介绍了该方法的理论基础,回顾了前一篇文章的数值模拟工作所得到的重要结论;而后在水槽内进行实验,使用两个源距固定的横波换能器分别激发和接收铝制柱体表面的伪瑞利波,测量了不同液面高度下的脉冲伪瑞利波幅度及其主频偏移,并与数值模拟结果进行了比较。实验结果表明,测量所得的伪瑞利波幅度变化范围略小于数值模拟所得到的结果,但二者在反映变化规律上具有较好的一致性,即:随着液面高度的升高,脉冲伪瑞利波幅度近似呈指数下降,与此同时主频向低频偏移,偏移量近似呈线性规律增大。本文的研究结果从实验上验证了这一检测方法的可行性和有效性。      

液体泡沫对激光的伪装性能分析

为了研究液体泡沫的激光伪装应用,实验分析了液体泡沫对1.06 m激光的伪装性能。采用对比试验方法测得了不同液体泡沫结构参数下的1.06 m激光回波衰减值,结果显示,衰减值最高可达66%,最低为36%。结合激光伪装要求,以草地和钢板为例,理论计算分析了液体泡沫用来实现1.06 m激光伪装可行性。结果表明,使用2 cm厚液体泡沫对钢板进行伪装,激光回波衰减达到36%,在草地背景伪装要求的30%~40%范围内。说明液体泡沫具有较好的1.06 m激光伪装性能,利用液体泡沫可实现激光伪装和地面目标有效防护。     

大气相位畸变的分层模型及模拟探测实验

分析了多层探测和校正的理论依据,提出瑞利导星和钠导星共用探测两层湍流的概念。介绍了该方案的优越性,论证了它的可行性及实施方法。在此基础上进行了原理性实验,所得结果与理论分析基本吻合。     

利用光的反射原理讲解旋转液体抛物液面的焦距与转速的关系

本文利用几何光学的反射原理,以一种较为直观的方法对旋转液体抛物液面的焦距与转速之间的定量关系进行了理论推导,一定程度上为同学们深入理解该实验的基本原理提供了帮助。同时,在实验室现有的旋转液体综合实验仪的基础上,对旋转液体抛物液面焦距的测量方法进行了优化,并对不同转速条件下液体抛物液面的焦距进行了实验测量;同时利用拟合曲线图的形式,对旋转液体抛物液面焦距的实验测量值和理论计算值进行了比较,结果表明实验测量值和理论计算值具有很好的吻合性。     

等离子体中电磁波传输特性理论与实验研究

本文对35 GHz和96 GHz电磁波在等离子体中的传输特性进行了理论与实验研究, 得到了电磁波衰减随等离子体密度、碰撞频率和电磁波频率的变化规律. 等离子体密度增加一个数量级时, 电磁波衰减增加一个数量级; 随着等离子体碰撞频率的增加, 电磁波衰减先增加后减小; 随着电磁波频率的增加, 衰减下降. 以激波管为实验平台进行了电磁波在等离子体中传输特性的实验研究, 实验结果和理论结果吻合较好. 理论和实验结果均表明, 提高电磁波频率是解决黑障问题的有效途径.     

冲击载荷下分层梯度泡沫材料中的应力波传播特性

以一维应力波传播理论为基础,建立了3层金属泡沫材料受到刚性块撞击时的理论模型,研究了刚性块撞击3层泡沫圆杆时的动力响应过程,从理论上给出了刚性块在撞击过程中的速度衰减规律数值解。利用ANSYS/LS-DYNA分析了受刚性块撞击时塑性应力波在3层泡沫材料中的传播过程,比较了刚性块以及层间界面处节点速度的变化规律。通过对比有限元结果与理论结果发现:理论模型能够较好地预测冲击载荷下分层泡沫材料各界面的速度衰减规律;3层梯度泡沫材料比相同质量的单层均质泡沫材料具有更加高效的吸能和缓冲能力。由于理论假设忽略了反射波以及泡沫材料应变硬化效应的影响,理论解与有限元模拟结果之间存在一定的误差。