光栅衍射多普勒效应位移测量的理论分析和实验结果

本文研究了一种利用光栅衍射的多普勒效应进行位移测量的新方法.文中进行了光路结构和测量原理的理论分析,得出测量公式,证明了用光栅拾取多路差拍信号的相位关系.实验结果表明,它具有高的信号质量,可有效地用于位移的精密测量.     

等腰闪耀光栅及其在非对称双光栅位移测量中的应用研究

本文简述了非对称双光栅位移测量的原理和特点,针对其中存在的一些问题,设计了一种新型透射式位相光栅———等腰闪耀光栅。文中导出了等腰闪耀光栅在垂直入射时的光栅方程和衍射光强分布公式,并通过计算机仿真,得到了衍射光强的分布图。最后探讨了等腰闪耀光栅在非对称双光栅位移测量中的应用     

具有温度补偿的光纤位移传感器

位移测量是结构健康检测的重要参量之一.本文提出了一种双悬臂梁粘贴光纤光栅的位移传感器,它将位移变化转换成两只光纤光栅的波长移动,实现对位移量的绝对测量.通过引入对称补偿光纤光栅的方法解决了温度与位移交叉敏感的问题.推导了位移传感器的工作原理,完成了相关实验,并分析了传感器所产生误差的来源.实验结果表明,在量程为20 m...     

二维光栅频谱分析及在精密测量中的应用

根据傅里叶光学的相关理论对二维衍射光栅的频谱特性进行了分析,并对分析结果进行了模拟和实验验证;基于衍射光栅应用于微位移的理论,提出利用二维衍射光栅作为测量的基准元件,组成单个光源和单二维衍射光栅的二维平面微位移精密测量系统,并根据实验测量结果验证了这是一种具有纳米准确度的可行测量方法.     

双光栅衍射场的干涉效应

双光栅衍射场的干涉效应既具有理论研究价值又具有很实际的应用价值.本文利用波前相因子分析法,推导出了双余弦光栅夫琅禾费衍射场的理论结果;分析了当两个光栅在横向有相对运动时,各级衍射斑光强的变化规律.通过实验观测映证了光强变化与数值计算结果是一致的.这一理论结果是双光栅衍射类实验设计的基础,而这类实验可以用于测量微小振动的振幅和频率.     

错位双光栅色散元件设计及衍射效率研究

设计了一种错位双光栅色散元件,与条纹相机耦合实现了0.1~5keV范围X射线时间分辨谱的测量.该色散元件由2 000lp/mm和5 000lp/mm两块子光栅在空间错位排布而成,低密度光栅测量低能段软X射线(100~1 000eV),高密度光栅测量中能段软X射线(1 000~5 000eV),通过空间错位实现能谱拼接.在同步辐射源上使用单色能点对其进行标定,获得了错位双光栅衍射效率的实验结果.根据光栅的结构特性,结合标定结果与严格耦合波分析理论,计算得到了100~5 000eV能区光栅的绝对衍射效率曲线,并给出了错位双光栅的解谱方法.该错位双光栅能够有效提升透射光栅谱仪的性能,为高温等离子体诊断提供宽谱X射线时间分辨谱定量测量.     

在－50℃~+150℃大温度范围下用FBG测材料的三维热膨胀系数

报导了用光纤布喇格光栅(FBG)传感器测量军工用的一新型材料的新方法.实验结果表明，此方法可在恶劣环境下可靠检测热膨胀系数，FBG在低至－50℃和高至+150℃大范围下仍能正常工作.文中给出了相应理论及实验结果.     

衍射式光栅干涉测量系统发展现状及趋势

在车间条件下操作时,光栅干涉仪在测量精度方面优于He-Ne激光干涉仪.基于光栅干涉测量系统有一些特别的优点,导致其在高精密测量中用途不断增加.阐述了衍射式光栅干涉测量系统的工作原理和特点,同时详细总结了国际上生产和研究衍射光栅干涉测量系统的厂家和研究机构及他们的产品.并指出该系统的发展趋势和存在的问题,为衍射式光栅测量...     

具有温度补偿的光纤位移传感器

位移测量是结构健康检测的重要参量之一.本文提出了一种双悬臂梁粘贴光纤光栅的位移传感器,它将位移变化转换成两只光纤光栅的波长移动,实现对位移量的绝对测量.通过引入对称补偿光纤光栅的方法解决了温度与位移交叉敏感的问题.推导了位移传感器的工作原理,完成了相关实验,并分析了传感器所产生误差的来源.实验结果表明,在量程为20 mm的时候,位移灵敏度为123 pm/mm,温度补偿前,温度对位移的影响是234.9 μm/℃;温度补偿后,温度对位移的影响为17 μm/℃.本位移传感器量程大、线性好、准确度高,不易受恶劣环境影响.     

一种新型双参量光纤布喇格光栅传感器的研制

介绍了一种新型的具有双参量测量功能的光纤布喇格光栅传感器.该传感器采用了特殊的结构,安装了两个不同中心波长的光纤布喇格光栅,可以实现两曲面之间狭小间隙的微小位移和温度的同时测量.实验表明,该传感器结构紧凑、体积小,具有良好的重复性和稳定性,位移测量误差不超过±10 μm,温度测量误差不超过±2℃.     

复杂微通道内非混相驱替过程的格子Boltzmann方法

本文采用改进的基于伪势模型的格子Boltzmann方法研究复杂微通道内的非混相驱替问题.这种方法克服了原始伪势模型中计算结果对网格步长的依赖.首先用Laplace定律验证模型的正确性,然后用该方法研究壁面润湿性、粗糙结构、黏性比以及距离对非混相驱替过程的影响.模拟结果表明:与壁面粗糙结构和黏性比相比,壁面润湿性的影响是决定性的因素.随着接触角的增加,驱替效率增加,当接触角大于某一值后,驱替效率不再变化;随着黏性比的增加,驱替效率增加;而壁面粗糙性对驱替过程的影响较复杂,只有凸起半圆的半径在一定范围内增加时,驱替效率增加;距离较小时将促进驱替过程.     

大型建筑物双向位移测量方法

为了同时对大坝等大型建筑物被测点水平和垂直方向的移位进行监测,提出一种基于几何投影关系的光电检测方法。该方法以透明模板为基底,将计量光栅制作在模板上,模板固定在被测结构上。利用自聚焦准直镜的出射光束反映基准线与模板的相对空间关系。接收镜将载有模板模式信息的返回光束经光缆传输到监测中心,经光电变换、模数转换和信号分析解出被测点的水平和垂直位移量。实验表明：水平位移检测精度可达0.005mm,垂直位移检测精度可达0.1mm。检测点处的传感器无任何电子学元件,对被测点部位恶劣环境有很好的适应能力和抗干扰能力。     

Simulation of elastic displacement of surface during laser short pulse heating of gold

The laser short pulse heating initiates nonequilibrium heating of the substrate material, which in turn results in the thermal stresses developing in the region below the surface. The surface temperature can be measured possibly through the monitoring of the resulting surface displacement. This requires in detail investigation into the surface displacement and surface temperature rises across the heated spot during the laser short pulse heating process. In the present study, the laser short pulse heating of gold surface is considered and the temperature rise at the surface and elastic displacement of the surface are investigated. The spatial and temporal distributions of surface displacement and surface temperature are predicted and the elastic response of the substrate material due to temperature rise is explored. It is found that the temporal and spatial distributions of the surface displacement do not follow the temperature rise at the surface. Consequently, care should be taken when measuring the temperature rise at the surface by means of monitoring the surface displacement during a laser short pulse heating process.     

毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律的理论推导

由经典观点出发，利用麦克斯韦著名假设之一，变化电场产生变化磁场，导出运动电荷的磁场计算公式，进而推导了毕奥－萨伐尔－拉普拉斯定律     

Elastic displacement of surface due to laser picosecond pulse heating of gold

Laser picosecond pulse heating initiates nonequilibrium energy transport in the surface vicinity of the metallic substrates. In this case, electron temperature rises rapidly while lattice site temperature is slow during the heating period. Although the rise of lattice site temperature is low, the temperature gradient is high. This results in elastic displacement of the surface. To model the heating process thermomechanical coupling needs to be introduced in the analysis. In the present study, picosecond pulse heating of gold surface is considered. Three-dimensional analysis of electron kinetic theory is introduced when formulating the electron and the lattice site temperatures. The analysis is extended to include the thermomechanical coupling due to mechanical response of the substrate material. The lattice site temperatures obtained from the electron kinetic theory are compared with the predictions of the two-equation model. It is found that both models predict almost identical temperature profiles in the surface vicinity of the substrate material. In addition, the surface displacement on the order of 10⁻¹¹ m is predicted.     

局地零平面位移对非均匀地表有效空气动力学参数的影响

利用最新提出的非均匀地表有效空气动力学参数联合计算方案, 研究了三种非均匀地表情况下局地零平面位移对有效粗糙度和有效零 平面位移影响的统计特征.结果表明, 局地零平面位移对有效粗糙度有增幅作用, 随着局地零平面位移的增加, 有效粗糙度也相应增大, 但局地零平面位移对有效粗糙度的增幅作用随地表粗糙变率增加而略有减小; 有效零平面位移随局地零平面位移的增加而增加, 但总小于线性加权平均值, 且随着地表粗糙变率的增大, 有效零平面位移却有所减小. 关键词： 非均匀地表 局地零平面位移 有效粗糙度 有效零平面位移     

微位移智能型测试仪的研制

介绍一种利用细分法和计算机组成的微位移测试仪。     

基于差动电压传感器的杨氏模量实验改进

对传统使用霍尔传感器横梁弯曲法测量的杨氏模量实验进行了改进。针对原实验装置的不足,改用差动电压传感器测微小位移,利用单片机进行数据处理,解决了实验装置繁琐、数据处理复杂等问题,提高了实验的精确度,实现了物理实验装置的一体化和智能化。     

用激光散斑法测盐水溶液浓度的改进

在利用激光散斑法测盐水溶液浓度时,光束透过溶液时会产生不同的纵向位移,但散斑计量对纵向位移不敏感.因此重新设计光路将纵向位移转化为横向位移,实现了溶液浓度的精确测量.     

散斑位移量与照明激光束特性关系的实验研究

激光照射到粗糙物体的表面会形成激光散斑，散斑随物体的运动而运动，特别是物体在自身平面内运动时散斑的同步运动比较显著，因此可以用这一现象测物体的微小位移，散斑运动规律与照明光束的特性有关，本文通过实验研究了不同光束照明下散斑位移的规律，验证了散斑位移理论，并指出散斑位移测量中应注意的问题。