磁性液体表观密度随磁场变化测量仪的研制

利用自制的磁性液体研制出测量固、液两相胶体溶液磁性液体表现密度的测量装置并给出了测量方法和测量原理．该装置既能测量磁性液体中不同液层的表观密度，也能测量磁性液体中某点的表观密度随磁场变化的规律．     

磁性液体薄膜的折射率在外加磁场作用下的变化特性研究

用两块玻璃夹持一层几个μm厚的磁性液体薄膜.将这一磁性液体薄膜垂直放置于由亥姆霍兹线圈建立的均匀磁场中.在迈克尔孙干涉仪上用对比测量法测量在不同外加磁场强度作用下磁性液体薄膜的折射率.实验发现, 磁性液体薄膜的折射率随外加磁场强度的变化而变化.结合实验研究, 提出了外加磁场改变了磁性液体颗粒链的大小, 改变了磁性颗粒链的大小和入射光波波长的比值, 从而改变了磁性液体的折射率的设想.初步建立起了磁性液体薄膜的折射率和外加磁场强度之间的关联式.为磁场测量、光学阀门等新型磁光器件的开发提供了新的技术.     

超声波在磁性液体中的传播特性

本文报道超声波在磁性液体中的传播特性,首先研究了磁化状态建立与消失的弛豫过程,弛豫时间约20min,为了保证平衡状态下进行测量,所有数据均为附加磁场60min后进行的测量,然后在f=4HMz下,测量了φ=0,π/2的声速与磁场的关系,声速与磁性液体中磁性颗粒浓度的关系,对有关理论进行了解释。 关键词：     

磁性液体磁表面张力测试及其液膜拉脱过程受力分析

使用拉脱法测量了磁性液体的磁表面张力,根据计算机实时采集电压随时间的变化数据得到U-t曲线,进而将液膜拉脱过程分为6个阶段,分别研究了每个阶段的电压变化原因.无外加磁场作用时2F号磁性液体存在一电压变化较平缓的阶段,而白油和1F磁性液体并未出现此现象,这主要是因为白油和1F磁性液体表面张力较大,2F号磁性液体的表面张力较小造成.有外加磁场作用时,磁性液体的磁表面张力增加,主要是由于外加磁场增强了磁性颗粒之间的相互作用.     

通过磁光效应研究磁性液体在外场下的颗粒成链现象

在对磁性液体的磁光效应的理论分析与实验测量的基础上讨论了其在磁场下的各向异性现象.首先,通过电磁理论对成链的各向异性介质模型的介电张量形式进行了一般性的分析,然后,基于磁性液体的微观理论模型讨论了磁性液体在外加磁场下出现凝聚成链的行为.基于上面的结果,我们将实验可观测量——两种传输模式的折射率差和不同颗粒数的链(长度不同的链)的比例以及磁场强度建立联系.最后,在实验上探测了磁性液体薄膜的透射光偏振状态变化随外磁场的变化,并对测得的数据进行计算机拟合分析,验证了不同长度的链的数目之间的比例关系.     

古埃磁天平法研究ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度

本文将古埃磁天平法测量ε-Fe_3N磁性液体的磁化率和饱和磁化强度增设为物理实验中的设计性、研究性实验项目,通过实验过程中直接感知梯度磁场中ε-Fe_3N磁性液体磁增重的变化,学生能深刻理解磁化率和饱和磁化强度的物理内涵,引领学生进行自主学习。低磁场强度83H_0332kA/m范围内,磁性液体以恒定的磁化率磁化;近饱和磁场强度H_0332kA/m范围内,磁性液体磁化达到饱和,饱和磁化强度Ms为常数。随载液质量增加,3种磁性液体的磁化率和饱和磁化强度逐渐减小。与振动样品磁强计相比,古埃磁天平测试的饱和磁化强度稍偏低,相对误差小于2%,说明古埃磁天平法测量精度较高,适用于测试磁性材料的磁化率和饱和磁化强度。     

实验研究贯流风扇气动噪声源特性

复杂流动系统中气动噪声源特性的研究是研究噪声传播及建立气动噪声模型的基础.本文采用实验的手段研究了贯流风扇的气动噪声源特性。实验在本底噪声为19 dB(A)的静音室中进行,采用高精度,高频响的声压传感器分别测量了室内机进口,蜗舌壁面,近叶轮出口,远场等位置的声压波动.对得到的原始压力脉动数据进行了快速傅里叶变换,基于FFT变换的联合时频分析,基于连续小波变换的联合时频分析.分别在时间域和频率域进行了不同测量点的对比分析。结果表明,实验机表现为明显的宽频噪声特性,其主要噪声源为流场中的涡流.基于连续小波变换的时频分析方法能更精确地表现信号的非定常特性,能对信号进行不同层次的深入分析,得到更精确的结果.     

撞击自鸣噪声的控制(Ⅱ)——自鸣噪声能量与撞击力缓冲程度的关系

根据第一部分得到的撞击力所激发的振动能量表达式,本文进一步推导了自鸣噪声的能量公式。该式表明自鸣噪声的能量与被撞击物体的质量、形状、辐射效率、阻尼及撞击力的冲量、缓冲的程度和撞击点位置的关系,本文对采用缓冲方法来降低自鸣噪声进行了深入分析。计算了一些平板和梁受撞击时发生的自鸣噪声能量与撞击力持续时间τ的关系。冲量不变时,板类结构和梁类结构的自鸣噪声随τ的倍增,分别下降10dB和12dB左右。对一些板和梁进行了撞击试验,测量了撞击力随时间变化的波形及其频谱。同时亦测量了声场中某点的声暴露级SEL的相应变化,SEL的变化可代表自鸣噪声能量的相对变化,实验结果与理论计算比较符合。     

磁性液体磁性能的计算机随机模拟方法研究

探讨了利用计算机随机模拟方法研究磁性液体磁性能的物理模型与计算方法；利用所建数理模型通过对一个含有３２个磁性颗粒三维体系相对磁化强度的模拟与计算，成功定量地分析了磁性液体浓度、温度及所分散磁性颗粒的大小对磁性液体磁性能的影响。     

海面波浪谱对深海低频环境噪声的影响

提出了一种适用于深海低频环境噪声的波浪谱,通过声压谱和波浪谱的理论关系,分析了深海低频噪声在百赫兹以下的谱特征,解释了不同频段噪声谱的主要产生机理。将深海传播条件下海面波浪谱与海面风速相结合,利用波浪发声理论得到一种低频海洋环境噪声理论表示方法。仿真结果表明,波浪谱决定着辐射噪声谱的强度和斜率,本模型得到的理论噪声谱可以对低频海洋环境噪声进行预报。2016年的深海实验观测数据分析显示,统计的环境噪声谱级在1 Hz至100 Hz频段范围内大于70 dB,并且噪声谱在低频段呈倒“N”型,在34 Hz处为噪声谱的谷值,噪声级为70 dB,在50 Hz处为噪声谱的峰值,噪声级为92 dB,通过理论计算和实验对比,相关系数为0.95,理论结果和实验测量对比结果符合较好。      

Saturation Magnetization and Law of Approach to Saturation for Self-formed Ionic Ferrofluids Based on MnFe2O2 Nanoparticles

测量了MnFe₂O₄纳米微粒及其磁性液体在室温下的磁化曲线.微粒的中值粒径为13.67 nm. 磁性液体的比饱和磁化强度小于理论值.在高场范围(5～10 kOe)下,磁性液体趋于饱和时,其体积分数越大,磁化曲线的斜率越大. 这种饱和磁化强度性质和趋饱和律分别源自于无场时的环状自组装团聚体和场致团聚体. 场致团聚体是耗散结构,以致于其趋饱和磁化律不同于顺磁理论所描述的趋饱和律. 磁性液体中的大微粒导致了表观磁滞现象.     

环形器噪声对激光干涉测量系统影响分析

本文提出一种光学环形器噪声评价指标,介绍激光外差干涉原理。通过建立典型环形器在激光干涉系统位移测量中的噪声传递模型并结合环形器的噪声来源,分析和论证环形器非线性误差系数与杂散光相位对系统位移测量误差的影响,提出以环形器方向性为环形器噪声评价指标的误差评价方法,通过数值仿真验证其适用性。针对环形器噪声的主要来源,基于理论分析模型设计并研制一种点衍射空间光环形器。搭建验证系统并与商用典型环形器进行对比,点衍射空间光环形器方向性达到129 dB,较商用典型环形器提高66 dB,实现较高精度的目标位移测量。     

磁性液体磁悬浮原理演示实验研究

基于磁性液体的Bernoulli方程推导了磁性液体中非磁性物体所受的磁悬浮力,通过演示实验研究了2种磁性液体对不同密度非磁性物体的磁悬浮情况．磁性液体中非磁性物体所受的磁悬浮力受磁性液体的磁化率、磁场强度、磁场梯度的影响．相同条件下,随磁场强度和磁场梯度增强,M FP-1磁性液体分别在不同电流时将6种非磁性双锥体浮起,当电流达到3．00 A时,还出现了Rosensweig尖峰;MFP-2磁性液体的磁化率小于MFP-1磁性液体,仅浮起了聚氟乙烯、玻璃、铝双锥体．随着电流增大,中心磁场梯度较强,边缘磁场梯度较弱,出现非磁性双锥体向侧壁移动现象．     

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.     

CoFe2O4自形成磁性液体场致结构化对磁化的影响

因为磁性液体的磁性微粒有着很强的相互作用,Langevin顺磁理论不能很好描述磁性液体的磁化强度随外磁场的变化.研究认为影响磁化的主要因素是磁性液体内微粒整体的结构化,其结构的形成储存了部分磁化功,直接或间接地影响了磁化.在此基础上提出“压缩”模型,修正了描述磁性液体常用的Langevin函数,得出了与实验较好符合的曲线.所提出的一个压缩后等效体积分数与外磁场强度的关系式,近似地描述了磁性液体在磁场中磁化的过程.由修正式得出了近似初始磁化率随体积分数变化关系.     

磁性液体中SiO_2小球的光学自组装

利用单光束光镊分别对水溶液及磁性液体中的SiO2小球进行光操纵和光学组装.实验结果表明:在相同激光功率作用下,SiO2小球在水溶液中只能组装成二维结构;而在磁性液体中,小球的组装从二维组装过渡到三维组装.利用流体力学斯托克斯定律,实验测量SiO2小球在不同溶液中所受切向梯度力的径向分布情况.利用扫描电镜表征SiO2小球在磁性液体中组装形成的三维结构发现,有大量的磁性纳米颗粒包覆在SiO2小球的表面,磁性纳米颗粒包覆层的形成提高了SiO2小球在光力作用下自组装的效率、有序性和稳定性.     

磁性液体沉浮演示仪

根据磁性液体的悬浮特性,设计和制作了磁性液体沉浮演示仪,可清楚地观察到数倍于磁性液体自身密度的非磁性物体从液体底部浮起.本文具体介绍了演示仪的结构、原理及演示效果.     

煤油基Fe_3O_4磁性液体薄层的光学特性研究

为研究煤油基Fe3O4磁性液体在磁场作用下的双折射效应和二向色性特性,根据振荡磁偶极子模型进行了理论分析和模拟计算,并设计了用于测试磁性液体光学特性的实验平台,测量了不同体积密度下的光学特性.通过理论分析和模拟计算发现,不同方向偏振光的折射系数和消光系数随磁场的变化相反,平行偏振光的折射系数和消光系数随外加磁场的增大而...     

水下低噪声目标辐射噪声垂直嵌套阵测量方法

研究了一种水下低噪声目标辐射噪声垂直嵌套阵测量方法。首先通过分析试验水域背景噪声和被测目标辐射噪声特性,掌握不同测量频段的增益需求;然后采用凸优化方法,建立波导环境中超宽带、高稳健恒定束宽波束形成技术,推导水下目标辐射噪声垂直嵌套阵测量及空间阵列信息处理方法;最后研制垂直嵌套阵测量系统,并开展湖上试验验证。研究结果表明该测量方法具有测量带宽大、稳健性高、测量不确定度低等优点,辐射噪声测量不确定度约2 dB。     

均匀磁场中磁性液体的磁表面张力系数实验研究

基于特殊性能的磁性液体增设了综合性设计性实验项目,根据项目式教学法初步实现了以学生自我训练为主的教学模式.本文设计了磁性液体磁表面张力系数智能测试仪,研究了均匀磁场中4种不同类型磁性液体的磁表面张力系数随磁感应强度的变化规律.随外加磁场磁感应强度的增强,磁性液体的磁表面张力系数增大,主要是磁场增强了磁性颗粒之间的相互作用力.磁感应强度相同时,载液质量对磁性液体的磁表面张力系数影响较大,载液质量越小,单位体积内融入的磁性颗粒数量越多,导致磁性液体的磁表面张力系数越大.表面活性剂种类对磁性液体磁表面张力系数的影响也较大,由于油酸对磁性颗粒的吸附作用比PBSI-941表面活性剂强,油酸官能团较早吸附在磁性颗粒表面,限制了磁性颗粒进一步长大,导致MFO-4磁性液体磁表面张力系数较小.