对音叉接触纸张的“低音”现象研究

当振动的音叉与纸张存在较弱接触时可以产生低于音叉基频的声音,即为低音现象.在本研究中对这种低音现象进行了理论分析,采用工程学上的"悬臂梁"模型进行分析,再通过考虑其在简谐激励力下的受迫振动,提出了相应的理论模型,明确了影响低音现象的多种关键因素.对于整个系统的振动过程,在实验中以理论中所推导的因素分别从纸张的长度、厚度、宽度、褶皱程度以及音叉与纸张的接触位置这几个方面进行探究,从实验上对理论模型进行定性的验证.     

基于Matlab的音叉声音信号的采集与分析

利用Matlab)实现了声音信号数据的实时采集和分析.通过音频率测量实验表明其有效性.     

基于Python的光学现象可视化分析

光的干涉和衍射现象可调参数较多,现象较为丰富,为了较好的理解相关光学现象,借助计算机语言进行可视化分析是非常有效的研究方法。以杨氏双缝干涉实验和夫琅禾费单缝衍射实验为示例,利用Python语言对相关实验现象进行了仿真研究,分析了不同入射波长、不同双缝间距、不同单缝大小等参数下的实验现象。结果表明,采用Python语言具有直观形象、操作简单、参数灵活可调等优点,为相关光学知识的学习提供了有益的支持。     

自制音叉的对称性与非对称性破坏性实验研究

文中对自制对称正型音叉与自制非对称异型音叉受力F后音叉产生的振动的现象进行了研究,用DIS声传感数字化信息系统采集振动频率,研究频率与音叉叉股长度的关系,从而对音叉叉股对称与非对称的情况进行研究。     

微型石英音叉陀螺模态特性的有限元分析

MEMS石英音叉陀螺是近年来发展起来的新型惯性器件。在石英音叉的早期设计阶段,为了提供可靠的设计方案,并缩短设计周期,应该对其进行分析模拟。音叉的结构参数至关重要,不仅会影响陀螺的敏感性,还会影响其检测精度和稳定性。本文以U形音叉为例,利用大型有限元分析软件ANSYS建立了微型石英音叉的实体模型,对其模态特性进行了分析和计算,分析了音叉几何尺寸对其谐振频率的影响,并提供了一组可供实际制作的音叉结构参数,大大缩短了设计周期。     

音叉振动阻尼系数的测定与研究

利用计算机的声卡采集音叉振动信号,研究了振动衰减过程中阻尼系数的大小,得出了阻尼系数不是常数,而是与音叉振幅成线性关系的初步结论,并用共振态下策动力振幅对音叉振幅的关系验证了这一结论.根据阻尼系数与振幅的关系解释了两种传统方法测量结果差别很大的原因.     

音叉的共振频率与双臂质量的关系研究及其应用

通过对音叉振动系统的研究,分析了受迫振动系统振动振幅与驱动力频率的关系及音叉共振频率与双臂质量的关系,并用共振原理设计了振动式液体密度传感器.     

用计算机研究音叉共振频率和双臂质量的关系

介绍用计算机研究音叉受迫振动时,振幅与驱动力的频率关系,以及音叉双臂质量与共振频率的关系,这种方法与以往用示波器观察的方法相比更加精确和实用。     

应用于扫描探针显微镜的石英音叉机械模型研究

石英音叉作为力传感器广泛地应用于各种扫描探针显微镜,主要涉及石英音叉的同相振动和反相振动两种振动模式.通过实验方法和有限元仿真方法对石英音叉的两种振动模式进行研究,发现石英音叉的双臂之间以及双臂与音叉的基部之间都存在耦合作用,双臂之间的耦合使音叉的反相共振频率升高,双臂与基部之间的耦合使音叉的同相共振频率降低.针对两种振动模式的动态特性建立了石英音叉的机械模型并进行合理简化.简化模型是一个四弹簧三质点系统,计算了简化模型的参数.通过一个音叉臂等效质量变化与音叉反相共振频率变化之间的定量关系证明了简化机械模 关键词： 扫描探针显微镜 石英音叉 振动模式 机械模型     

基于DIS系统测定自制音叉振动频率的研究

利用自制装置将音叉的振动转换为感应电流,使用数字信息化系统(DIS)微电流传感器,变更测量参量,从而测定出待测音叉的频率.     

修正采样定理与周期现象的实验研究方法

信号与系统理论中的采样定理,要求采样时区无限宽,采样数据无限多,这是一种理想化情况.实际采样时区宽度和采样数据量只能有限,采样定理难以用来探索物理量随时间变化的规律.结合物理学实验研究的需要,我们提出了修正采样定理.利用修正采样定理和周期物理量的有限多个采样数据,可以准确捕获周期物理量的演化规律.方法是,取尽可能小的采样周期Ts和尽可能多的观测次数N.观测周期物理量产生N个采样数据,先找出物理量的周期T.然后通过重复观测来调整Ts和N,使NTs/T等于整数.计算采样数据的频谱Xs(f),利用修正采样定理和Xs(f),快速得到周期物理量的频谱X(f).依据X(f)重建周期物理量随时间变化的规律.以大摆角单摆为例,展示研究周期现象规律的方法和过程.     

音叉式石英晶振共振频率对QEPAS传感器性能影响的研究

以标准商用石英音叉（QTF）为测声模块的石英增强光声光谱（QEPAS）技术是近年来发展迅速的一种痕量气体检测技术。标准商用QTF拥有的小体积,高Q值,高共振频率的特性使QEPAS技术具有结构紧凑且对环境噪声免疫的特性。但传统商用QTF狭窄的振臂间距以及较高的共振频率,使其无法在光源光束质量较差或被测气体弛豫率较低的情况下被很好的应用于QEPAS系统。为克服上述难题,非标准商用QTF（f₀≠32.7 kHz）被设计制作并越来越多的被装配于QEPAS系统中。因此,QTF共振频率对QEPAS系统信噪比的影响需要被详细研究。以水汽为目标气体,采用二次谐波调制解调技术研究了QTF共振频率对基于QEPAS技术传感器性能的影响。实验结果表明,QTF共振频率的变化对QEPAS系统的输出信号及噪声均有显著影响且QTF共振频率与QEPAS系统信噪比之间存在反比关系。上述结论对QEPAS系统中非标准QTF的设计及使用均具有重要的指导价值,对该类传感器的研发及应用意义重大。     

低温固体界面间接触导热“hysteresis”现象的研究

文中以强化低温固体界面间的接触导热为出发点 ,实验测定了低温环境下两种金属界面在过度加载前后的接触热导值 ,指出过度加载是一种经济有效的强化导热方法 ,对卸载过程接触热导率大于同次加载过程接触热导的“hysteresis”现象产生机理进行了分析     

基于石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)的实时探测系统研究

利用石英音叉增强型光谱技术(QEPAS)结合基于Lab-VIEW设计的数字 频率锁定技术建立了一套气体实时探测系统, 该方案使用3f信号作为误差反馈信号, 将激光器锁定在待测气体吸收峰的中心位置, 保证了长时间测量的准确度并且提高了探测效率. 实验中采用中心波长位于1.396 μm的DFB半导体激光器作为光源, 选择常压下空气中的水汽作为研究对象, 对系统性能进行了测试, 并对影响影响系统探测灵敏度的主要因素进行了分析. 实验结果表明, 该系统可以将激光器稳定在± 0.001 cm^-1范围内, 对激光器长时间工作时的波长漂移起到了很好的抑制作用, 系统的检测限约为1 ppm, 该方案可以直接应用于工业气监测、痕量污染物实时测量等领域.     

基于图像纹理的纸张计数算法设计

纸张等薄片的计数在工业生产中使用得非常普遍,而传统的纸张计数方法大多是通过专门的机械装置甚至人工来完成的,具有成本高、体积大、效率低、准确率低等各种突出问题,迫切需要改进。针对彼此平行放置的纸张,提出了一种沿其放置方向概率统计的算法,在采样位置处统计正交于放置方向的纸张数目,最后选取出现概率最大的一个数据作为统计结果。考虑到纸张之间彼此不平行且出现重叠的情况,提出了一种全局轮廓的统计算法,经过预处理,对纸张边缘轮廓统计计数。实验结果表明,该算法有效地克服了因为遮挡和重叠而引起的统计错误。     

低温下固体接触热阻与接触电阻的实验研究

在低温工程中,两个接触固体之间存在着接触热阻与接触电阻,将对低温实验中热量及电流的传输产生显著的影响,是进行低温下物性研究的关键。自行研制了一套可同步实现固体接触热阻和接触电阻的测量装置,该系统具有较高的精度,可实现外界力、温度等对接触热阻的测量,同时具备接触电阻的实时测量功能。在此基础上,开展了外界压力、温度、电流对接触热阻和接触电阻的实验研究。实验结果显示:随着压力的增大,接触热阻与接触电阻随之减小;低温下,随着温度的增大接触热阻与接触电阻增大,接触电阻增大的速率要比接触热阻快。温度平衡时,20mA范围内的电流变化对接触电阻的影响显著,对接触热阻影响非常小。当界面温度达到室温后,首次观测到接触热阻和接触电阻会随着温度的增大而减小。     

原子力显微镜用于软X射线接触成像的研究

论述了在接触显微成像技术中，后续放大设备对分辨率的影响，并用实验方法比较了采用光学显微镜和原子力显微镜阅读并放大显微图的结果，表明采用原子力显微镜放大显微图是一种较为理想的方法。     

基于声音的纸张柔软度检测方法研究

针对当前纸张柔软度检测仪器,存在量程小、适用对象少的问题;提出一种根据纸张声音能量特征的差异,采用击点能量法和主成分分析法(PCA),实现对纸张柔软度进行分级的方法;击点能量法给出待测对象柔软度的参考值;对不同柔软度纸张声音信号分帧,求取每帧的能量,利用PCA获取特征互不相关的训练集,在此基础上建立特征矩阵,然后根据方差最小原则判断待测纸张样本的柔软度级别;实验表明,该方法能将同型号打印纸的柔软度分为5级,正确率达到100%。     

用分形理论研究低温条件下Al-Al界面间的接触导热现象

界面形貌是固体界面间接触导热的最主要影响因素 ,传统的形貌表征参数与仪器的分辨率和取样长度密切相关 ,因而基于这些参数的常规接触导热模型显然是尺度相关的。分形网络模型利用粗糙表面处处连续却不可微的分形特征 ,采用与尺度无关的分形参数 ,揭示了接触导热的本质 ,为准确预测接触热导开辟了一条新的途径。实验测定了粗糙表面的分形参数和低温条件下 Al50 52 - Al50 52界面间的接触热导 ,将接触热导的实验值与分形网络模型的预测结果进行了比较 ,并就接触热导与压力、分形参数和温度之间的关系进行了分析 ,指出分形网络模型的预测精度与分形参数相关联。     

基于智能手机的振动现象研究及应用

本文利用智能手机内置传感器与Phyphox软件,探究了简谐振动的周期公式和耦合双自由度振动的规律,测量了多自由度振动系统(人行天桥)的固有频率.实验结果表明,用手机和Phyphox得出的简谐振动周期公式与理论公式非常接近.对双自由度系统,验证了简正模思想在分析耦合振动系统是可行的.对于桥梁这样复杂的多自由度振动系统,运用手机就可以很方便地测量其固有频率.