掩蔽与选择性热氧化GaAs—GaAlAs多层结构中的应力和光弹性效应

本文计算了掩蔽与选择性热氧化GaAs-GaAlAs多层结构中的应力与光弹性效应.提出介质洛埃镜干涉法,直接观测了GaAs上掩蔽生长热氧化膜引起的应力-光弹性效应的折射率分布,测量结果在定性和数量级上与理论计算一致.本文也扼要介绍了应力和光弹性效应对半导体激光器特性的影响及应用于集成光学的可能性.     

偏振相机的透明元件应力测量北大核心CSCD

应力检测对光学元件的制造和使用意义重大。基于应力双折射原理,提出了一种利用偏振相机测量应力分布的方法。根据Stokes矩阵和Mueller矩阵推导出应力值及应力方向计算公式,并对影响系统测量精度的主要误差进行了理论分析。为验证方法的可行性,搭建了一台测量应力分布的装置。使用该装置测量一块633 nm的四分之一波片,测得其误差为0.86 nm。进一步测量,得出一块车灯透镜的全场应力相位延迟量与应力方向图,利用所测相位延迟量计算出透镜中心区域的应力双折射值为9.21 nm/mm、主应力差为2.45 MPa;利用符号规则调整了透镜的应力方向,结果符合应力连续性原则。该方法测量应力分布时无需旋动光学元件,可实现应力延迟量及应力方向的实时测量。     

透明固体中声应力的光弹法定量测量

我们将一种测量主应力差的光弹方法应用到二维声场的测量中来,可以测定透明固体中任一点平面行波或柱面行波的应力值。 文中介绍了测量的方法和原理,推导了平面行波和柱面行波的主应力差和主应力值之间的关系式。最后以实测举例,并与电学法计算值进行了比较。     

显示固体中声场的光学方法

光弹法是一种观察透明固体中声场的有效方法.本文介绍了我们实际采用的光弹法声场显示的装置、原理及部分拍摄的声场照片.另外,文章对线偏振光系统声应力测量提出了一种简便的方法,解决了光弹法声场定量测量的一些具体问题.     

声速测量实验原理讨论

本文针对声速测量实验中接收端声压变化的理论推导还不够完善,尤其是对相位比较法的原理解释不清楚的问题,从振幅与声压的关系出发,建立了基于声压方程的多次反射模型.该模型利用平面简谐波函数、声压反射系数公式和波的叠加原理,推导出了接收端的声压振幅和相位随距离的变化公式,并利用该公式解释了驻波法和相位比较法测量的原理.仿真结果表明接收端的声压振幅和相位并不是严格的周期函数,其测量的精度与声吸收系数和声压反射系数等因素有关.最后进行了实验验证,实验测量结果与本文模型的计算结果吻合较好.本文的研究为正确理解该实验的物理本质提供理论指导.     

螺栓材料应力与声速、温度关系的测定

基于应力－超声波速度关系方法已用于螺栓轴向应力的测量。而声速与被测材料的许多物理因素有关，如弹性模量，密度与温度。本文介绍了用于分析超声波速度－应力－温度三者关系的实验与计算方法，并给出了三种金属材料的结果。检测的质量。     

激光冲击波对5B05铝合金表面应力状态的调整

采用X射线衍射仪分别对光斑中心及其边界点冲击前后3个方向上的残余应力进行测量。根据主应力及其方向角的计算公式,计算出了各测试点冲击前后的主应力值和主应力方向角,分析了其分布特性。结果表明,激光冲击波不仅能调整5B05铝合金表面残余主应力值,还能调整其方向。最大主应力增幅最大点与最小主应力增幅最大点并不在同一点上。5B05铝合金经激光冲击波作用后,表面应力状态得到了改善,应力分布变得分散,应力域变大。     

用超声光栅测量氦氖激光的波长

介绍了一种新的测量激光波长的方法,并与传统的迈克耳孙干涉仪测量的结果进行了比较.我们对汞光和氦氖激光在乙醇(97%)形成的超声光栅中的衍射光谱进行了测量研究,首先利用汞光数据计算得到了超声波在乙醇中的传播速度,并分析了温度对结果的影响,然后利用超声波波速计算了氦氖激光的波长,得到的结果与标准值相比的相对误差为0.55%.此方法操作简便,且有与迈克耳孙干涉仪可比的精度.     

双天幕靶交汇测量弹丸飞行参数原理

提出了两种新型天幕靶的设计原理。采用敏感面较大的真空光电管、多狭缝光阑板以及标准光学照相镜头作为基本部件,将狭缝光阑板设计成"N"字和"三"字形,就可以分别构造出"N"字和"三"字形光幕。两台完全相同的天幕靶正交放置在弹道上,配合数据采集仪和计算机,依据数据采集仪记录的弹丸穿过各光幕的时间和光幕的几何参数,计算出弹丸的飞行参数。介绍了天幕靶的结构和光路设计以及测量原理,给出了测量公式。设计的天幕靶能够用于靶场,实现对弹丸速度、着靶坐标、飞行方向角的单项测量和多项同时测量。     

残余应力的超声横纵波检测方法

基于声弹性原理,研究板材厚度方向、螺栓轴向方向(以下简称z轴方向)宏观残余应力分布的超声无损检测方法。针对被测构件厚度不均匀对应力检测精度的影响非常大、检测原理繁杂不适合工程应用、拉伸实验中拉伸形变对应力系数测量精度的影响很大等问题,采取超声横波、纵波相结合的方法重新推导检测公式,并提出采用一发一收模式进行拉伸实验,通过对实验数据进行拟合,由公式计算出声弹性系数代替应力系数。然后结合插值、互相关等算法,采用VC++编制z轴方向残余应力超声检测软件并搭建检测系统。分别对性能为A2-70,4.8,8.8,长度依次为135 mm,100 mm,100mm的M20的螺栓进行拉伸实验,比对计算拉伸应力与检测拉伸应力,结果表明,该测量系统的绝对误差限为20 MPa,相对误差小于25%,且应力值较大时,相对误差有所减小,当应力值大于100 MPa时,相对误差小于5%,非常实用。      

固体板中超声驻波场的高阶光弹条纹

利用动态光弹法观测了超声波在固体板内多次反射形成的驻波。通过相干叠加增大声波应力,使得动态光弹实验中偏振光的相位变化大于一个周期,从而观测到固体内超声波由行波转化为驻波的过程,并对高阶干涉条纹反映的驻波场特性进行了讨论。通过对声波应力进行定量测量,评估了固体板中超声驻波的激发效率。本文的工作为利用动态光弹法研究透明固体中的高强度声波提供了一种可行的方法。      

多普勒效应实验数据的简单处理方法

给出了多普勒效应测量声速实验中的一种简单实用的数据处理方法,并对实验结果进行了分析,指出了提高接收器的速度,会使实验效果更明显而且能提高了测量声速的精度.     

晶体的双参量调制及其应用

利用折射率椭球分析法,分析了某些具有多重光学效应的光学晶体在两个外场同时作用下的一些特有调制规律.结果表明,当晶体的折射率椭球方程的三个交叉项中只有一项x1x2不为零时,可以得到其外场诱导新主轴折射率及其主轴取向的简单计算式.据此可以揭示出某些晶体在两个外加电场同时作用下将具有双横向电光Pockels效应,例如ˉ6点群的电光晶体.但一般晶体在双横向应力作用下不具有与双横向电光效应类似的调制特性,其弹光双折射大小与其应力差成正比,其双折射主轴方向一般为固定值.在相互垂直的外加应力和电场同时作用下,某些晶体(例如ˉ43m点群晶体)的双折射大小与外加应力和外加电场的加权几何平均值成正比,且新折射率主轴旋转角由外加应力和外加电场的比值来确定.晶体的上述双参量调制特性对设计新型光学调制器或传感器具有重要指导意义.     

电子加速器屏蔽室空间散射的蒙特卡罗计算

为解决电子直线加速器屏蔽室的空间散射计算相关问题,采用蒙特卡罗程序MCNP4B进行模拟,使用分步计算的方法,结合分裂和轮盘赌技巧,计算出9MeV驻波直线加速器运行时的空间散射剂量率大小.并实际测量了加速器运行时屏蔽室周围距地面上方1m处的空间散射剂量分布.将计算得到的结果、计算空间散射的经验公式结果和实际测量的结果三者进行了比较分析.结果表明:蒙特卡罗方法计算值比较符合实际测量值,经验公式计算值则存在一定的偏差.     

干涉法测量铝薄膜的轴向应力

将干涉法测量圆薄膜应力的方法推广到椭圆形铝薄膜,利用Stoney公式和牛顿环原理测量了常温下铝薄膜长轴和短轴方向上轴向应力的大小,给出了应力分布图像.     

多元有机混合液声速特性与非线性声参量B/A的数值计算

根据Jacobson的液体分子自由程理论和液体声速与分子自由程的关系,推导出多元有机混合液声速的温度系数、压力系数和非线性声参量B/A的计算公式,并根据组成多元有机混合液各组分特性参量(密度、自由程、非线性声参量B/A、等压膨胀系数、等温压缩系数等),利用给出的公式对声速的温度系数、压力系数、非线性声参量B/A进行了数值计算,并将计算结果与实验结果进行了比较.     

高超声速飞行目标尾焰红外辐射测量

为了研究超高声速飞行器发动机尾焰喷射高温高速气流的辐射特性,对尾焰成分CO₂及H₂O分子在4.3和2.7 μm大气窗口红外辐射波段进行了测量.利用高温燃气激波风洞模拟产生超高声速飞行器尾焰喷流,喷流速度M=5.5.实验中选用单元型InSb红外探测器,并利用黑体进行原位定标.测量距离为0.7 m,采用单透镜成像加光阑的方法收集光信号.实验中分别沿喷流方向喷流垂直方向进行了多点测量,通过定标结果反演得到尾焰在4.3和2.7 μm分别沿喷流方向和喷流垂直方向的光谱辐亮度和波段辐亮度分布,测量结果表明4.3 μm辐射强度及稳定性均高于2.7 μm.      

太阳辐射计的衍射效应修正

太阳辐射测量是研究太阳活动与地球气候演变的重要方式之一,对人类社会的可持续发展具有重要意义。衍射效应作为测量过程中系统误差的主要来源之一,有必要进行精确的修正,从而提高测量数据的精度。首先,对衍射效应理论进行研究,从Kirchhoff衍射理论出发,在高斯光学近似下,逐步确定点与点,点与面,面与面之间的能量传输关系,推导出了衍射效应的一般公式;接着,根据衍射效应的渐近性质,得到了一种简化的计算方法;然后,用简化的方法计算太阳辐照绝对辐射计(SIAR)的衍射效应以及衍射修正因子,最后,根据衍射修正结果,计算相对于世界辐射基准(WRR)的定标系数。结果显示:SIAR的衍射效应以及衍射修正因子分别约为1.002 742和0.997 265。经过衍射修正后,SIAR对WRR的定标系数更接近于1,表明衍射修正降低了系统误差,提高了辐射测量的准确度。     

工质相变对低温谐振腔声速测量的影响分析

声学气体温度计是通过精确测量球型谐振腔内的气相声速,确定热力学温度应用最为广泛的计量器具。气体工质的相变是低温区声学气体温度计高精度测量系统不确定度的主要来源。本文基于热粘性流体动力学、热力学相变和理论声学基本方程,推导了气液混合工质对声速测量的影响公式,建立了声波波数计算模型,并进行了数值计算仿真和实例验证。拟合结果显示,气液混合物对于声速测量值的相对扰动不确定度0. 03 ppm,满足声速测量的要求。随着压强的增大,偏移量呈现缓慢减小的趋势,其中扰动值变化量分别在5. 4、3. 3 kHz时达到最大和最小。该方法计算结果精度较高,验证了其可行性。     

超声双折射法测试铝合金的内部应力

声各向同性的金属材料在应力作用下表现出声各向异性,这是用声弹性法分析材料内部应力的基础。本文用偏振方向平行或垂直于应力方向的超声纯横波对LY11型铝合金进行测试。实验结果表明:材料在拉、压单轴应力作用下,偏振方向平行和垂直于应力方向的超声纯横波的声速都发生了变化。实验在分析材料声各向异性的基础上计算材料声弹性双折射系数,得到测试LY11型铝合金内部应力的理论公式,并对其内部的残余应力进行评估。实验中利用双换能器回振法测量声速,时间测试精确度可达10^-11s,可精确测量声速的微小变化量。