时间的沙漏

时间是什么？它是无限的还是轮回的？是没有开始的还是起源于一次大爆炸？是一维的还是半维的？是实数还是虚数？该取实数值还是整数值？是参数还是变量？所有这些关于时间的模棱两可的认识都表明物理学需要一个角色普适的时间．     

沙漏计时原理二维数值模拟

提出沙漏计时二维数值模型,并用元胞自动机的方法对该模型进行计算机模拟.结果表明由于开口处沙粒的流动而引起的沙堆崩塌行为是一个准周期性振荡过程,开口大小与崩塌总时间近似成线性关系.特殊的开口位置会引起崩塌"拍",且随沙堆高度呈周期性变化.     

有限元程序网格沙漏变形的分析与控制

分析二维拉氏四边形四节点等参有限元程序存在的网格沙漏变形问题,认为单元刚度矩阵的秩缺陷是沙漏变形的原因,给出一种消除单元刚度矩阵秩缺陷且正交于线性位移场的沙漏控制方法,不仅有效地控制了沙漏变形,而且通过了分片检验.把此种沙漏粘性加入程序后计算多种算例,证明了此控制方法的有效性.     

沙漏超重和失重的数字化实验研究

沙漏是一种常见的计时与装饰仪器.在沙子下落过程中,沙漏受力情况会发生复杂的变化.这里结合牛顿运动定律完整地分析沙子处于沙漏上端静止、下落、空中下降、撞击、下端静止等5个阶段的运动情况.我们通过自制简易装置,并利用Vernier LabPro传感器较好地观测到沙子下落的整个阶段,而且所测数据与理论分析相一致.     

多功能电容器教学实验板的设计与实现

为方便教师落实高中电容课的实验实施,设计了多功能电容器实验板,通过元件的更换,可以演示多个电容相关实验．利用DIS传感器,定量测量电荷量,得到电容与电压、电荷量之间的关系,理解物理规律,实现知识可视化,提升中学物理实验教学的有效性．     

具有混音功能的新型语音卡设计与实现

为满足某控制系统实时记录语音和播放录音的实际需求,基于语音压缩编码技术,以现场可编程门阵列(FPGA)为控制核心,设计实现了16个通道采集语音信号,进行ADPCM编码,将语音文件以WAVE格式存储,集监听、播放指定语音通道及任意时间段录音于一体的紧凑型PCI(CPCI)板卡。该板卡区别于传统语音卡的创新点在于运用语音叠加技术使板卡具有混音功能,能够将不同通道语音混音、记录存储,同时具有压缩比可自由选择的功能。详细介绍了板卡的组成机构、工作原理、硬件设计和软件设计。最后进行实验测试,板卡语音存储、语音回放等各项功能正常,音质良好,验证了设计方案的可行性与实用性。     

音乐录音棚声学设计的新设想——音乐研究所音乐录音棚的声学设计

音乐录音棚声学设计的新设想是:(1)棚的声学条件可随录音工艺和各类音乐的要求而改变;(2)借助于声学屏障,有可能把棚分割成具有不同声学条件的小室(或声部区);(3)用不规则室形代替矩形平面,这不仅可以提高声扩散,同时又能充分利用使用面积. 本文通过音乐研究所音乐棚的工程实践,证实了实现上述设想的可能性.     

MOCVD多功能在线监测探头的设计与实现

根据MOCVD在线监测设备的发展需要,设计了一种多功能在线监测探头,能够同时实现带反射率修正的三种红外辐射测温以及两个波长的反射率曲线监测,即:940nm/1 550nm双波长比色测温、940nm单色辐射测温、1 550nm单色辐射测温、940nm反射率曲线以及1 550nm反射率曲线监测.对探头的比色测温性能进行测试分析,并利用该探头对Si(111)衬底在我国自主研发的MOCVD系统中生长InGaN/GaN MQW结构蓝光LED外延片进行在线监测.结果分析表明:比色测温900℃~1 100℃范围内精度高于1℃;在700℃~1 100℃范围内重复性误差均在0.7℃内;距离容差性为2mm;三种红外测温最低量程均为435℃;并能有效避免探测孔有效面积变化的影响;由940nm反射率曲线得:n-GaN层的膜厚监测相对误差为3.6%.该设计能够同时实现MOCVD在线测温及膜厚测量,可为MOCVD在线监测设备开发提供参考.     

基于DSP的时间触发总线设计与实现

网络通信系统是现代航空电子系统以及其他分布式实时容错系统的中枢,基于时间触发架构的网络通信系统是一个重要的发展方向。首先对于TTP/C协议的基本架构以及上电群启动过程,全局时钟同步,容错策略等关键技术进行介绍,然后提出一种基于TTP的时间触发总线协议,并基于DSP实现协议控制器进行时间触发通讯。结果表明时间触发总线具有良好的时间确定性,容错特性以及较高的总线利用率,适用于航空,铁路,汽车等安全关键系统的底层网络通信。     

DNP-EPR多功能谱仪中微波桥的设计与实现

在自主研制的动态核极化（Dynamic Nuclear Polarization,DNP）分子影像装置的基础上,提出了一种集DNP和电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）于一体的多功能谱仪,并对其中的关键部件之一--微波桥进行了设计.微波桥的引入,实现了DNP微波发射机的集成化,以及在DNP谱仪基础上的EPR功能扩展.通过结构设计、电路仿真及系统测试,完成了高频谱纯度、高动态范围的微波发射机以及低噪声系数的微波检测系统的设计与制作.并通过DNP增强实验以及连续波EPR实验对微波桥的性能进行了验证.     

机载多功能调压器的设计和实现

根据国内机载调压器的调压速度快、具备故障保护功能以及可配置的调压时机等需求特点,提出了机载多功能调压器设计和实现。首先介绍了快速调压功能的原理;其次,在快速调压功能的基础上,详细阐述机载多功能调压器中高相限制、过流保护、数字保护扩展接口和禁止调压等新增功能的设计。本机载多功能调压器已成功运用于飞机交流发电机的控制中。实践证明,本方案运行可靠,成本低廉,具有良好的经济效益。     

一种多功能航空测试设备的设计与实现

针对某航空电子产品需求,设计了一种多功能测试设备,详细描述了测试设备的总体设计,硬件设计和软件设计,并对其中关键技术进行了重点论述;测试设备采用了虚拟仪器技术,利用基于组件模型的开发方法,合理划分组件,有效提高了测试设备及构件的通用性和重用性,缩短了产品的开发周期;该测试设备已应用于某航空电子产品的产品调试、交付验收、故障排除;经过使用后证明,测试设备的软/硬件设计合理、自动化程度高、工作稳定可靠。     

模拟匀场软件的设计与实现

描述了一个对核磁共振谱仪的匀场系统进行模拟的软件. 用户可以利用该软件脱离谱仪学习和掌握匀场的技术. 由于熟练掌握手工匀场的过程十分费时,核磁共振谱仪的机时又十分宝贵,所以该软件有很高的实用性. 该软件使用面向对象方法设计,用Visual C⁺⁺实现,用户界面简洁直观. 其核心对象CShimming以简洁的程序界面提供了对匀场模拟的支持,可自然地集成到我们设计的虚拟核磁共振谱仪软件中. 此外,该对象也可以代替匀场硬件,用于自动匀场程序的算法设计.     

一个跟踪驾驭式可视化系统的设计与实现

在进行数值模拟计算时，人们非常希望能够实时地对计算过程中产生的数据进行可视化显示，从而及时高效地分析数据，并且一旦发现问题，可以对计算程序中的相关参数进行调整或终止程序运行，这不仅有利于提高计算效率，而且对计算程序的改进与发展也有相当大的辅助作用。为此，开展了跟踪驾驭式可视化技术的研究，并设计开发了一个在单机环境下运行的跟踪驾驭式可视化系统TSV(Tracking and Steering Visualization)。     

物理学家与音乐艺术

 科学史上的名人传记表明,许多物理学家,尤其是诺贝尔奖金荣赝者,他们的科学创造活动都与音乐艺术发生着千丝万缕的联系,或者说他们都非常酷爱音乐这种高雅的艺术。这样的史例是不胜枚举的。被后世尊为伟大的天空立法者、德国物理学家开普勒,是一位非常自觉的毕达哥拉斯主义者,他的著名的“行星协奏曲”,就是从一首古老的名为“和谐的序曲”的“音乐形象”中受到启发,发挥了类比联想而写成的。     

多功能试验室的研制

根据ANSI/ARI 210/240、ASHRAE37、GB/T 7725的相关要求,设计并建造一套测试最大容量为3HP房间空调器的空气焓值法试验室;同时根据电冰箱试验标准ANSI/AHAM HRF-1、GB/T 8059.1-4等改进成为多功能试验室。该多功能试验室能够模拟制冷产品的实际运行环境,提供一个稳定、精确的模拟环境,从而能对相关制冷产品的性能参数进行测量,同时能够用于不同的产品检测,实现一机多能、一机多用,节约能源,减少了设备投资。     

粒子模拟中波导激励源的设计与实现

 讨论了粒子模拟中用时域有限差分(FDTD)法设计波导激励源的常见问题,并根据波的传播特性,提出一种模拟波导激励源的新方法,给出通用的计算公式,讨论了几种特殊情况下的算法修正。给出了2维柱坐标系下磁绝缘线振荡器(MILO)计算实例,结果表明：该方法能模拟较为复杂的波导激励源,并有效消除了激励源边界处的虚假反射,与传统波导激励源模拟方法比较,验证了该方法的正确性与优越性。     

室内音质设计的物理原理及应用--物理与音乐专题之五

无论是乐器还是喉咙发出的音乐声，总要经过传播才能被人听到．声波在空气中传播当然以直线传播为主，但反射和衍射不可避免的存在，而且对音乐的效果有重要影响．音乐在旷野、山颠、院落或室内，听起来强度和音色各不相同，无论是听者还是演唱者，感受都大不一样，可见环境对乐音的响度或音色是有影响的，这里的区别主要是反射的效果．