利用超声光栅研究声速与液体性质

设计并搭建了超声光栅,观察了激光经过光栅形成的衍射斑纹,测量了声速;并利用超声光栅测定了不同温度、不同浓度的NaCl溶液中的声速,给出了声速-水温和声速-溶液浓度的依赖关系.水的温度每升高1℃,3.974 MHz的超声波的声速增加2.09 m/s,16.574 MHz的超声波的波速增加2.04m/s;声速随着NaCl溶液浓度的增大线性增加,NaCl溶液浓度每升高1%,3.974 MHz的超声波声速增加13.637 m/s,16.574 MHz的声波声速增加11.757 m/s.在此基础上,分析了不同频率的超声波对实验规律的影响,认为不同频率的超声波在相同条件下测量的溶液中声速大小的不同源于测量的随机误差.     

利用超声光栅测量液体声速的影响研究

根据声光效应原理,利用分光计和超声光栅对生活中几种常见液体(蒸馏水、75%乙醇、食用油、5%Na Cl溶液、30%葡萄糖溶液)中的声速进行了测量,同时测量了不同浓度葡萄糖溶液中的超声波声速,并利用Origin软件对其进行数据拟合分析,结果显示:不同液体介质和同种液体不同浓度对超声波声速的测量均有一定程度的影响。在几种常见的液体中,葡萄糖溶液中测量的声速误差最小;超声波在葡萄糖溶液中传播的速度在一定浓度范围内线性增大,而在浓度为32%葡萄糖溶液中的声速的拟合残差最小,该浓度下测量的超声波声速精确度最高,可作为测量超声波在葡萄糖溶液中传播速度的有效浓度。     

基于级联长周期光纤光栅的透明液体浓度测量

利用级联长周期光纤光栅进行透明液体浓度测量。将光栅充分浸没在液体槽中，通过向液体槽内注入不同浓度的溶液研究液体浓度对级联光纤光栅谐振波的影响。结果表明谐振波偏移量与溶液浓度之间存在线性关系。因此，通过谐振波偏移量，能够计算液体未知浓度。从而实现了液体浓度的测量。该实验操作简单，测量方便，适合在近代物理实验教学中推广应用。     

超声波在不同浓度NaCl溶液中传播速度的研究

利用超声波声速测定仪测定出超声波在不同浓度NaCl溶液中的传播速度.实验给出,超声波在NaCl溶液中的传播速度与溶液浓度呈线性关系.溶液温度对超声波波速也有影响,并从理论作了分析研究,给出了合理的解释.     

电解质溶液中超声光栅衍射特性的研究

实验探究超声光栅衍射在电解质溶液与非电解质溶液中的区别,结果表明电解质溶液中的衍射光强比非电解质溶液的光强明显降低,且电解质溶液中电解质浓度越高,光强越弱.通过求解麦克斯韦方程,在二级近似下得到电解质溶液中超声光栅透射光的0级、1级振幅表达式,理论上证明了在电解质溶液中由于存在大量带电离子,因此使衍射光强有明显的下降,理论结果与实验现象一致.     

基于PASCO平台的超声光栅实验设计及应用

利用PASCO物理平台实验附件可组装性强的特征,设计与搭建了超声光栅实验装置,获得了清晰、直观的超声光栅衍射光强分布图,并利用极值查找等数据处理工具确定精确的衍射条纹位置.在此基础上,通过测量与计算得到了不同酒精溶液浓度下的超声波声速.     

基于控温系统的超声光栅测量透明液体浓度

浓度是描述溶液特性的重要物理量,随温度的改变而发生变化.基于超声光栅测量透明液体中声速的方法,以透明溶液氯化钠溶液为例,通过控制变量法研究了声速、浓度、温度三者之间的关系,最终定量得出三者所满足的方程,实现了不同温度下浓度的测量.结果表明,该方法测量液体浓度置信度高,相对误差小,且广泛适用于透明液体浓度的测量,具有时效性高、反映时间短、精度高等优点。     

可同时测量蔗糖浓度和温度的组合光纤光栅传感器

为了实现蔗糖溶液浓度与温度的同步精确测量,采用组合式光纤光栅,通过线性折射率分区,构成相应的系数矩阵。首先,基于模式耦合理论,采用光纤布拉格光栅（FBG）和长周期光纤光栅（LPBG）形成组合式光纤光栅,实现了双参数测量的光学传感器。此组合式光纤光栅结构中,FBG响应温度测量,LPFG同时响应蔗糖溶液浓度和温度测量。然后,在两个线性折射率范围,即1.33~1.42和1.42~1.44中,校正温度和蔗糖溶液浓度的相关系数。最后,构成两个敏感系数矩阵,来讨论蔗糖溶液浓度和温度同时测量的方法。实验结果表明：蔗糖溶液浓度测量灵敏度达到-213.5 pm/RIU,温度测量灵敏度达到117.9 pm/K。因此,组合式光纤光栅传感器作为光化学传感器具有高灵敏度的特性。     

不同浓度氯化钠水溶液核磁共振特性的实验研究

为了认识氯化钠水溶液的核磁共振特性,配制了浓度在0%~24%范围内的氯化钠水溶液,采用CPMG自旋回波法测量了横向弛豫时间和信号强度,文章分析了氯化钠水溶液浓度与横向弛豫时间及信号强度之间的关系和影响机理。结果表明,氯化钠水溶液的横向弛豫时间随着浓度增加而减小,二者存在较好的线性关系;单位质量氯化钠水溶液的核磁共振信号强度随着浓度增加而减小,二者之间也存在着较好的线性关系。利用这两种关系均可实现氯化钠水溶液浓度的核磁共振测量。     

液体表面张力系数、声波在液体中传播速度与液体浓度关系的研究

通过实验的手段研究了氯化钠与蔗糖溶液的表面张力系数及声波在其中的传播速度与浓度关系,发现随着浓度的增加,表面张力系数与液体中的声波传播速度近似于线性变化。然而,两种液体中两个物理量的变化快慢不同,氯化钠溶液明显比蔗糖溶液变化快;从分子动理论角度,对此现象作了圆满的解释,说明两个物理量之间有着较密切的关联,也研究了温度变化时,两个物理量的变化情况。     

智能化超声波NaOH溶液浓度在线检测仪

本文简要介绍了用超声方法测定NaOH溶液浓度的原理,浓度、温度及声时关系的测量结果,以及智能化超声波NaOH溶液浓度在线检测仪的结构、提高精度方法。研制的在线式NaOH溶液浓度检测仪经现场使用证明其精度优于±0.1％。     

应用超声光栅测量变压器油中超声波速度

近几十年来,由于压电换能原件效率的提高和低噪声的集成元件放大器的应用,超声波传感器在变压器的在线监测及局部放电检测中得到广泛的应用．准确测量变压器油中超声波的传播速度,对变压器局部放电检测研究具有非常重要的意义．根据超声波在液体中传播时能够形成超声光栅的特点,介绍了一种应用分光计精确测量变压器油中超声波速度的方法．实验测得29．3℃时变压器油中超声波速度为1432m／s,与超声手册中标准值符合得很好,相对误差仅为0．5％．该方法有助于提高变压器在线监测及局部放电检测的精确度．     

基于光纤光栅传感的金属薄板超声探测

搭建了光纤光栅检测超声应力波系统,并阐述其工作原理,以动态应变与光纤光栅中心波长漂移量间关系为基础,推导得出输出电压与板中应变成线性关系.采用超声信号发生器发射28kHz的脉冲信号激励超声振子,通过有机玻璃楔形块将激励传递至5052铝合金薄板产生超声应力波,并利用光纤光栅应变传感器对其进行探测.在板上开一98mm长裂缝,测得超声应力波中出现新的波包,通过计算损伤前后新增波包到来的时间差确定裂缝位置,所测结果与实际位置偏差为2.7mm.该实验表明光纤光栅可代替超声探头来实现对低频超声波的探测.     

纳米膜修饰长周期光纤光栅生物传感特性研究

针对长周期光纤光栅用作折射率传感器时对低浓度溶液不敏感的问题,提出了一种纳米膜修饰的光栅生物传感器,实现了抗原生物分子的低浓度测量。实验结果表明,经薄膜修饰后的光栅传感器,对低浓度的抗原溶液探测的灵敏度有了显著提高。当羊抗兔IgG浓度(质量浓度)为固定值0.01mg·mL~(-1)时,随着兔IgG浓度的增加,覆膜长周期光纤光栅峰值损耗响应明显。实验测得周期为445,460,500μm的生物传感器对应的浓度灵敏度分别为2101.5,1306.5,575.9dB·mg~(-1)·mL。待测抗原浓度仅与光栅峰值损耗有关,实验测得兔IgG最小浓度为0.0003125mg·mL~(-1)。该传感器灵敏度高、无需标记、稳定性强,且结构简单不易受电磁干扰,在生物传感领域拥有广阔的应用前景。     

基于光纤光栅的螺纹管压弯扭测量技术

引入光纤光栅传感器,并结合螺纹管压弯扭分离测量理论,实现对螺纹管所受压力、弯矩和扭矩的测量.由测量结果可知,光纤光栅传感器测得压力与驱动电机上压力传感器测得压力基本相符,两者测得压力的差值为-11.4~15.5N;光纤光栅传感器测得弯矩与理论值基本一致,两者之间的差值为-0.54~0.46N·m;光纤光栅传感器测得扭矩与驱动电机上扭矩传感器测得扭矩基本相符,两者测得扭矩的差值为-0.54~0.87N·m.测量结果验证了光纤光栅传感器对螺纹管力学参数测量的可行性,为螺纹管的力学参数测量提供了一种新方法.     

基于超声波的食盐溶液物性的研究

利用超声波在水中的传播特性测得水密度,其相对误差为0.51%。与传统方法相比,该法具有原理简单,操作方便,精确度较高等优点。配制了45种不同浓度的食盐溶液,计算出每种溶液的密度、体积模量和超声波的传播速度,并分别给出声速与溶液浓度、密度、体积模量之间的线性定标公式。     

超声光栅法测量液体的体积弹性模量

利用超声光栅测量了葡萄糖、果糖和麦芽糖在不同浓度下的体积弹性模量.实验结果表明:糖类溶液体积弹性模量随浓度的增大单调递增,具有近似线性关系,相同质量分数,单糖溶液的体积弹性模量大于二糖溶液.其原因主要是二糖的分子质量大且其分子结构在水溶液内容易形成氢键,而对于同分异构的单糖溶液体积弹性模量之间的差异,则是因为其分子结构的不同.     

测声速的一种新方法

本文介绍了利用听音乐的方式判断超声光栅衍射斑点最强位置的方法,进而准确地测量出超声波在光介质中的传播速度。     

一种测量透明液体浓度的实验装置

针对现有测量液体浓度装置结构复杂，成本高，使用不便，不便于学校和一些小型研究机构使用的不足，利用光栅衍射法设计了一种测量透明液体浓度的装置。装置根据折射率和放入待测液体前后的光栅衍射角的关系进行液体折射率的测量，通过实验探究出液体折射率和液体浓度的关系，这样在测得未知透明液体折射率后就可通过换算得到其浓度。     

激光综合光学实验仪拓展应用的研究

利用激光综合光学实验仪进行设计性实验研究。完成利用游标卡尺代替单缝进行单缝衍射实验的拓展实验研究;完成利用激光综合光学实验仪测得蔗糖溶液的旋光度与其浓度成正比关系,并利用该关系进行未知浓度蔗糖溶液浓度测量的拓展实验研究。