验证机械能守恒定律实验的改进

在验证机械能守恒定律实验中,针对小球经过光电门时瞬时速度的测量不准确的问题,提出了两点改进的方法:考虑到光束的有效宽度,建议将瞬时速度公式进行修正;另外调节光束垂直照在小球的悬线上.这两种改进方法能够使验证机械能守恒定律实验更加准确.     

向心力大小实验的设计

向心力大小演示实验是高中物理教学中一个很重要的演示实验.在人教版物理教材中,采用圆锥摆粗略验证向心力表达式,该实验是利用铁架台、小球、细线、秒表、天平、刻度尺等器材完成的.实验时,小球在水平面内做匀速圆周运动,用刻度尺测量出小球做圆周运动的半径r和小球距悬点的竖直高度h,利用天平、秒表分别测量出小球的质量m和运动n圈的时间t,得出指向圆心的合力为     

探究落球法粘滞系数实验的最佳实验条件及误差修正

系统地探究了落球法测量蓖麻油粘滞系数实验中测量结果的影响因素,分析了小球从不同位置下落、不同小球直径和不同实验温度对蓖麻油粘滞系数测量的影响。通过绘制误差曲线并进行分析,提出了实验的改进方案,以提高实验精度,减小实验误差。     

变速落球法测液体黏度的研究

利用小球在液体中的变速运动方程测量液体的黏度.通过测量小球在液体里非匀速运动过程中不同时刻的位置,运用软件的非线性拟合功能拟合数据,计算得到液体黏度.实验结果证明了变速落球法用于测量液体黏度的可行性.     

利用高速LED秒表与数码相机测量液体黏度

为解决落球法测量液体黏度实验中小球速度v的测不准等问题,制作了高速显示的LED秒表,用数码相机记录小球通过高度h上下两端时标尺上的位置h_1和h_2以及当时LED秒表的示数t_1和t_2,进而计算小球速度v.实验测定了小球在甘油中的终极速度和刚进入甘油时的下落情况.结果表明:该方法不仅测量小球速度v的重复性较好,而且还能用于判定小球是否进入匀速状态.     

落球法测液体黏度实验的改进

落球法测液体黏度的实验中,通过对实验仪器进行设计与改进,消除小球进入液体的水平速度,并采用录像和Vegas等软件进行测量分析小球下落速度,从而减少实验系统误差,提高了液体粘滞系数测量精确度。     

巧用圆周运动最高点测量重力加速度

重力加速度是物理学中的一个重要概念,准确测量重力加速度对于地震预报、探矿等具有重要意义.如果一个小球在竖直平面内做圆周运动,且如果到达最高点位置时竖直方向上只受重力作用,那么重力充当向心力.小球在最高点位置处向心加速度即是重力加速度,可通过此种方式测量重力加速度的大小.因为小球在最高点位置处受空气阻力沿水平方向,所以能够有效减小空气阻力对测量的影响,从而提高测量的精确度.     

测量η实验中对小球和液体选择的理论分析

本文导出了小球在液体中下落的运动方程，并从理论上指出了测量粘滞系数实验中应怎样选取小球和液体以提高η的测量精度．     

利用智能手机磁力计测量液体黏滞系数

利用智能手机搭建了一套可视化的简谐振动系统,通过小球在液体中欠阻尼振动的振幅衰减,测量液体的黏滞系数.实验使用手机Phyphox软件中的磁力计传感器,将小球欠阻尼振动振幅的测量转化为磁感应强度大小的测量,并通过Origin软件对采集的数据进行非线性拟合,得到液体阻尼因数,求出液体的黏滞系数.     

利用视频分析软件和分析天平改进落球法测液体黏度

通过对传统落球法进行改进,利用分析天平测量小球质量,利用视频分析软件Tracker分析测量小球位置,并利用其内置的最小二乘拟合功能获得小球的终极速度,由此测得出蓖麻油黏度.相比传统测量方法,测量精度提高近一个数量级.     

激光跟踪仪检测大口径非球面方法研究

大口径非球面反射镜研磨阶段,在准确测试几何参数的同时,面形也要达到一定的精度要求.利用数值模拟测试过程的方式,评估了使用三坐标测量仪和激光跟踪仪轮廓检测几何参数及面形的精度.针对2 m口径抛物镜的检测指标要求,提出了一种有效的轮廓检测方法.使用4台激光跟踪仪搭建了多边测量系统,采用Levenberg_Marquardt...     

基于滑模变结构控制及预测跟踪的光电吊舱控制方法北大核心CSCD

光电吊舱在稳像和目标跟踪过程中存在摩擦力矩、不平衡力矩等干扰力矩,从而影响速度环响应精度;另一方面,吊舱视频跟踪器图像传输和处理造成的延迟也会造成跟踪滞后,因此必须进行延时补偿。提出基于预测跟踪的滑模变结构控制方法,采用微分预测跟踪器实现对视频跟踪器的延迟补偿,采用预测跟踪器估计出的目标运动角速率构成自适应补偿参数,以调整滑模变结构控制量,改进的滑模控制算法在补偿干扰力矩的同时抑制了抖振现象。仿真及实验结果表明:改进的控制方法能够有效补偿干扰力矩和跟踪器延迟造成的误差,相对于传统PID控制,其跟踪误差减小为原来的1/3,并且该算法已经在相关系统上得到应用。     

Estimation of in-scanner head pose changes during structural MRI using a convolutional neural network trained on eye tracker video

IntroductionIn-scanner head motion is a common cause of reduced image quality in neuroimaging, and causes systematic brain-wide changes in cortical thickness and volumetric estimates derived from structural MRI scans. There are few widely available methods for measuring head motion during structural MRI. Here, we train a deep learning predictive model to estimate changes in head pose using video obtained from an in-scanner eye tracker during an EPI-BOLD acquisition with participants undertaking deliberate in-scanner head movements. The predictive model was used to estimate head pose changes during structural MRI scans, and correlated with cortical thickness and subcortical volume estimates.Methods21 healthy controls (age 32 ± 13 years, 11 female) were studied. Participants carried out a series of stereotyped prompted in-scanner head motions during acquisition of an EPI-BOLD sequence with simultaneous recording of eye tracker video. Motion-affected and motion-free whole brain T1-weighted MRI were also obtained. Image coregistration was used to estimate changes in head pose over the duration of the EPI-BOLD scan, and used to train a predictive model to estimate head pose changes from the video data. Model performance was quantified by assessing the coefficient of determination (R²). We evaluated the utility of our technique by assessing the relationship between video-based head pose changes during structural MRI and (i) vertex-wise cortical thickness and (ii) subcortical volume estimates.ResultsVideo-based head pose estimates were significantly correlated with ground truth head pose changes estimated from EPI-BOLD imaging in a hold-out dataset. We observed a general brain-wide overall reduction in cortical thickness with increased head motion, with some isolated regions showing increased cortical thickness estimates with increased motion. Subcortical volumes were generally reduced in motion affected scans.ConclusionsWe trained a predictive model to estimate changes in head pose during structural MRI scans using in-scanner eye tracker video. The method is independent of individual image acquisition parameters and does not require markers to be to be fixed to the patient, suggesting it may be well suited to clinical imaging and research environments. Head pose changes estimated using our approach can be used as covariates for morphometric image analyses to improve the neurobiological validity of structural imaging studies of brain development and disease.     

光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法研究

提出了一种光电跟踪仪低对比度目标捕获能力检验方法。该方法采用可调对比度无穷远目标源作为检验装置,为被检光电跟踪仪提供对比度可准确度量的光学基准目标,用于检验光电跟踪仪的针对低对比度目标的捕获能力。介绍了检验装置的原理、组成和目标对比度标定方法,对检验结果进行了分析。该检验方法综合了光学系统性能、光电接收器性能、图像处理电路和软件及信噪比等各项指标对目标对比度的影响,全面真实地反映了电视跟踪仪的跟踪性能。     

关于狮子盘球力学原理的注记——论内力与外力的关系

以人在球体上走动引起球体向前滚动为例,利用牛顿定律说明人-球系统中内力、外力与运动之间的关系.尽管阻碍球体滚动的地面摩擦是人-球系统向前运动的必要条件,且作为外力与系统动量变化率相等,但从运动的因果关系考察,人与球体之间的竖直作用力才是系统运动的真正动力.     

Subharmonic bifurcations and chaotic dynamics of an air damping completely inelastic bouncing ball

We investigate the dynamics of a plastic ball on a vibrated platform in air by introducing air damping effect into the completely inelastic bouncing ball model. The air damping gives rise to larger saddle-node bifurcation points and a chaos confirmed by the largest Lyapunov exponent of a one-dimensional discrete mapping. The calculated bifurcation point distribution shows that the periodic motion of the ball is suppressed and a chaos emerges earlier for an increasing air damping. When the reset mechanism and the linear stability which cause periodic motion of the ball both collapse, the investigated system is fully chaotic.     

铅垂圆轨道上球的运动分析

对球从粗糙斜面滚下后在铅垂圆形轨道上的运动进行了全面、系统的分析,给出了由纯滚动状态转换为又滚又滑状态的条件,推出了确定球离开圆形轨道位置的方程,纠正了某些文献中的错误结果。     

非简谐阻尼振动与匀加速直线运动合成实验

分析了小球在斜槽内横向作非简谐阻尼振动同时又在其纵向作匀加速直线运动的轨迹的理论公式.让粘满碳粉的小球在铺有坐标纸的斜槽内运动,记录真实运动轨迹,从实验图像中可以看出振幅越来越小、波长越来越长,这与理论分析相符.     

用磁铁释放拾取钢球的液体黏度测量仪

研制了一种液体度测量仪.用锥形磁铁吸持和释放钢球使钢球沿量筒中心轴线下落,用磁棒拾取钢球使钢球免清洗重复使用,采用专门设计的量筒盛待测液体.分析了收尾速度计时起点的位置,并用MATLAB计算讨论.实验结果表明,该测量仪测量准确,不产生油污,操作简单方便.     

滚球混沌运动演示实验

以滚球在3个凹形槽上的受力体现作用的非线性,导轨由电机推动作简谐振动,滚球在导轨上作受迫(滚动)振动,可以把导轨作简谐振动的频率或振幅作为调整参量.当受迫振动的滚球振幅小时,滚球只在1个凹形槽中作简谐振动;当振幅渐渐增大时,可呈现周期倍增和渐至混沌状态.通过观察安装在同一振动滑板上的2套导轨上的滚球的运动,则可以演示混沌运动对初值的敏感性.