单颗粒煤粉声悬浮全息测量实验研究

运用数字全息测量技术对声悬浮场中煤粉颗粒的冷态、热态现象进行了实验研究。通过电荷耦合器件(CCD)记录煤粉颗粒的冷热态全息图,应用小波变换对图像进行重建,获得同一煤粉颗粒在不同投影面下的粒径以及空间位置。重点分析了煤粉在CO2激光器照射下,挥发分析出及颗粒破碎现象,挥发分只在竖直方向析出,且主要集中在尖角处。破碎形成的颗粒大小不一,位置比较随机,z轴方向距离较大。通过分析热态时颗粒粒径随时间的变化,获得了颗粒的燃烧速度,同时给出了颗粒z轴位置随时间的变化。实验结果表明数字全息技术可以应用于声悬浮场中煤粉颗粒燃烧时的测量,是研究煤粉燃烧的有力工具。     

超声波轴承悬浮性能及承载能力的实验研究

超声波悬浮及减摩技术是一种新型的科学技术。在超声减摩方面我们已经做了大量的研究。文章在此基础上，首次提出超声波振动悬浮轴承的概念。分析对比了普通动压润滑滑动轴承与超声波悬浮轴承；模拟简单的静载推力轴承，并对其悬浮性能和承载能力进行了初步的研究。     

激光致声水中辐射声场的方向性研究

文章针对现有声纳技术探测水中小目标的实际困难,从激光致声辐射声场的线性模型出发,应用声纳基阵的波束形成原理,建立了等离子体圆盘模型,对激光致声水中辐射声场的方向性进行了理论研究,得到此声场的方向性图,进而分析和比较了功率不同的激光束所激发的辐射声场的方向性,并得出一定的规律.     

基于二维简正模式的MEMS超声分离器模型研究

基于超声波对流体中悬浮微粒的声辐射力的相关理论和一维多层谐振分离器结构模型,提出了基于二维简正振动模式的微机电系统(MEMS)超声分离器结构模型。这种超声微分离器采用两个反相位的PZT换能器触发声场,端面利用导流槽引流,通过调整分离腔中的声场分布,可以非接触、遥操控地将悬浮微粒从稳定层流形式的悬浮液中分离出来。在(1,1)阶的二维简正模式下,对分离腔的时均压力分布数值仿真验证了分离器结构模型的可行性。     

用于声悬浮物体的光纤比色温度计设计

为了在不影响声悬浮场及悬浮物的情况下进行高温超声悬浮物体的温度测量,提出了非接触式光纤比色测温法.这种方法不但克服了其它接触式测温会改变原有物理场和响应速度慢的缺点,而且几乎不受物体光谱发射率的影响.由此原理制成的温度计响应速度为1ms,通过高精度的热电偶标定后在700～1500K的温度范围内精度可达2K.     

压电陶瓷激励下的超声悬浮特性研究

声悬浮现象已被众多实验所证实,但复杂的结构及压电-固体-流体耦合问题很难再利用解析法来模拟声场,通过Ansys数值模拟和实验验证2方面证实了超声悬浮具有承载能力。建立的数学模型中,使用2维轴对称模型来进行电-固-气的耦合不仅能减少运算时间,提高运算精度,还能忽略掉激振盘的非轴对称模态,给超声悬浮的研究带来了方便。     

柱面声透镜声场分析

从惠更斯原理出发,采用点声源合成法对柱面型声透镜声场的分布及声场分布与透镜几何参数间的关系等作了分析.分析表明,如果对声透镜表面的划分足够小,则点声源合成法在一定程度上可用来对声透镜的声场作近似分析,同时发现柱面聚焦声透镜形成的线聚焦声场的分布和焦域声压幅值与声源频率、透镜长度、宽度及其几何半径均有复杂关系.     

超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析

为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响,运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先,通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型,研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态,发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波,且响应频率与激励频率相同,容易产生驻波共振。然后,通过改进仿真模型,分析了声混沌对检测结果的影响,结果表明:在相同激励频率条件下,声混沌的产生能够消除驻波,更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差,并且随着激励频率的增加,声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中,可据此改善检测条件提高检测能力。     

不同黏性液体激光击穿声辐射特性研究

激光与液体介质相互作用时,在不同液体参数情况下,光击穿辐射声信号具有较大的差异性.为研究液体黏性、饱和蒸汽压等特性对激光击穿形成的空泡辐射声波的影响,推导了激光空泡壁的运动方程,构建了激光击穿声辐射测量系统,实验研究了不同液体参数对光击穿辐射声信号的影响.结论:液体饱和蒸汽压越高.激光空泡膨胀辐射的声波强度越低;液体黏性系数越大,将减缓空泡溃灭的速率,导致空泡牛存周期增长,并使空泡溃灭辐射的声波强度降低.     

球面-锥面声透镜换能器的研究

通过数值计算和实际测量，研究了球面－锥面声透镜聚焦换能器产生的声场，证实其能产生较细长的聚焦声束，并且透镜的形状参数对聚焦声场分布有明显影响。     

基于超声驻波的径向悬浮移动系统研究

常用的声悬浮系统是采用一维单轴式超声悬浮装置,利用驻波特性仅能使少量小颗粒悬浮在声压节点处。为改善实验效果,该文在传统悬浮装置的基础上作了改进,设计了一种径向悬浮移动系统,采用相控阵探头板作为发射端和反射端,结合高频时钟驱动的现场可编程门阵列(FPGA)作延时控制,改变发射波束与反射波束间的相位差,使小颗粒可呈阵列式悬浮移动。系统中所设计的驱动电路是采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS)结合变压器的电压驱动方式,无需考虑输入端信号的电流大小及MOS管无需接高上拉电压。通过对系统的硬件测试及仿真,结果表明,该文方法比传统方法能稳定悬浮多个小颗粒,且能使悬浮小颗粒平滑移动,具有较好悬浮稳定性和可靠性。     

基于轴向支撑超声波悬浮高速电机的研究

设计了一种轴向支承电机转子的超声波悬浮支撑结构。采用圆锥型轴承超声悬浮支撑结构,并对承载能力进行了分析和测试,获得了悬浮力与悬浮间隙间的关系,在振动过程中形成稳定的承载气膜;从理论上分析了在超声悬浮支承条件下,悬浮间隙变化对于电机转子临界转速与振动模态的影响情况,对转子最高转速与悬浮间隙的关系进行了实验研究。结果表明,通过减小悬浮间隙,能增强间隙气膜的刚度支承效果,并提高转子的最高转速。     

磁悬浮实验分析

本文通过磁悬浮实验装置,分析了磁悬浮力的两种理论算法,比较了这两种算法的误差并与实验结果做了对比,用软件仿真计算了单匝线圈等效模型的磁悬浮力的频变特性并与理论值对比。本文在此基础上提出了多匝线圈的等效建模方法。验证表明这种方法与实验结果更接近,能比较精确地计算出盘状线圈的受力情况。     

聚焦超声换能器的仿真与性能分析

高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分析了声透镜的开孔角度对该类换能器聚焦区域声压模式、横向分辨率、-6 dB景深等关键性能参数的影响。仿真结果表明,换能器的焦距和横向分辨率与理论计算结果接近。随着声透镜开孔角度的增大,换能器的横向分辨力随之提高,焦点处声压级逐渐增大,-6 dB景深逐渐下降。这为声透镜聚焦超声换能器的优化设计提供了一定的技术基础。     

飞秒激光光谱位相干涉仪的数值模拟与分析

对用光谱位相相干直接电场重建法 (SPIDER)测量飞秒光脉冲啁啾特性的光谱位相干涉仪进行了数值模拟 ;对假设具有不同类型啁啾的飞秒脉冲进行光谱位相重构 ,还原出时域脉冲强度包络和位相 ,并与实验结果进行了比较     

超声振动对摩擦系数影响的试验研究

超声振动的应用十分广泛，有关超声振动对摩擦影响的问题，已引起国内外学者的注意。该文通过自行设计的实验装置，从超声振动引起摩擦力变小这一现象入手，对超声振动减摩进行了实验研究。通过实验分析了摩擦表面在超声振动中振动振幅对摩擦系数的影响以及载荷变化对摩擦性能的影响。当超声振动振幅为5μm时，摩擦系数降低为没有振动时的10％。     

碲锌镉晶体生长炉自主设计与控温性能实验

针对直径4英寸碲锌镉单晶材料生长的需求,在研究国外碲锌镉晶体材料生长取得的成果基础上,自主设计了一种基于移动炉体技术的碲锌镉晶体生长炉.炉体由4种规格的六段温控加热单元组成,采用工控机控制伺服电机来驱动滚珠丝杆直线导轨实现炉体升降,炉体内腔设置有刚玉陶瓷管及高温金属热管组成的加热炉管,通过高精度铂铑铂热电偶、欧陆、变压...     

超声减摩用压电换能器阻抗匹配的试验研究

对超声减摩特性已进行了一些研究，实验结果表明，当超声振动的振幅越大超声振动的减摩性越好。因此，要使减摩效果达到最好，应使压电振子在谐振点附近工作，使其振幅达到最大。该文讨论了压电换能器的各种匹配电路及其匹配关系并进行了相关实验；结果表明，选择合适的匹配方法，能有效提高压电换能器的性能．