不同条件下阻尼片对音叉受迫振动的影响

本文实验上研究了不同阻尼片的面积、形状、固定角度和相对位置对音叉受迫振动体系的影响,研究表明在相同形状下、不同面积的阻尼片,周期的平方与阻尼片的面积成正比;相同面积、不同形状的阻尼片对应的共振频率和灵敏度都不同,长方形的灵敏度更大,三角形的灵敏度较小;相同形状、相同面积的阻尼片,音叉受迫振动的共振频率与阻尼片固定位置和固定角度都有关系.本研究对音叉传感器的设计有一定的指导意义.     

湍流大气中聚焦平台光束焦移及光斑尺度

 通过理论分析和数值模拟,对聚焦平台光束大气传输的焦移问题进行了研究。聚焦平台光束在湍流大气中传输时,湍流将导致光束的束腰向发射点移动,且湍流越强移动的幅度越大;大气湍流强度相同时,聚焦平台光束发射口径越小,其束腰移动的幅度越大。另外,通过调节发射系统的焦距,使聚焦平台光束的束腰正好位于接收探测器处时,接收探测器上的激光功率密度并非最大,只有当发射系统的焦距等于激光的传输距离时,接收探测器上的激光功率密度才会最大。     

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.     

干涉法测量音叉振动

采用干涉法对音叉受迫振动的位移振幅、速度振幅以及音叉振动与外加周期性驱动力的相频关系做了测量与探究.实验结果表明,位移共振频率与速度共振频率近似相等;音叉达到共振时,音叉振动与外加周期性驱动力存在π/2的相位差.利用干涉的方法可对音叉受迫振动的位移振幅、速度振幅以及音叉振动与外加周期性驱动力的相频关系同时进行研究,并且可观测到调节信号源频率至共振频率过程中相位差的改变,以及达到共振时施加外在扰动后相位差偏离π/2而后恢复的过程.     

微液滴在超疏水表面的受迫振动及其接触线的固着-移动转变

利用高速摄影技术对超疏水表面液滴振动的动态行为进行观测,研究液滴在不同频率下的振动特性. 实验发现,液滴的共振频率满足Rayleigh方程,微液滴在超疏水表面具有自由液滴的振动性质. 在80–200 Hz的驱动频率范围内,接触线出现了明显的固着-移动现象,液滴的振动频率是驱动频率的一半,液滴振动时的形变较大. 当驱动频率大于200 Hz时,接触线基本固着,液滴的振动频率近似等于驱动频率,液滴共振时的形态边缘始终有节点存在. 分析表明,液滴对外界驱动的不同响应与接触线的振荡行为和变形程度密切相关 关键词： 超疏水表面 受迫振动 共振 接触线     

黏弹介质包裹的液体腔中气泡的动力学分析

考虑组织黏弹性对腔内气泡的影响,引入Voigt黏弹性模型,得到生物组织中气泡径向振动方程,并基于此分析了声场参数、组织弹性、腔体大小对空化气泡振动的影响.数值分析结果表明:气泡受到组织的约束,腔体半径越小约束越强,气泡的共振频率和振动幅度越小.气泡和腔体半径比a一定时,随着组织剪切模量的增大,气泡共振频率增大,振动幅度减小且在高强度的声压下表现更为明显,气泡在高频下声响应越弱振动幅度越小.气泡初始半径在1—5μm区域内惯性空化阈值较低,较容易空化;气泡的惯性空化阈值随组织剪切模量,驱动频率的增大而增大,且腔体半径越小气泡惯性空化阈值越高.探究组织黏弹特性对气泡动力学行为的影响,可为超声检测及治疗提供参考.     

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     

光子晶体光纤色散极值特性的研究

采用全矢量有效折射率法计算光子晶体光纤的色散系数,深入分析了光子晶体光纤色散系数与结构参数之间的关系,发现色散系数随着结构参数的变化具有双极值特性:1)当Λ值保持不变时,随着d/Λ值的减小,零色散波长向长波方向移动,在达到极大值后,则转向短波方向移动,例如当Λ=2.3μm时,极大零色散波长出现在约d/Λ=0.24处,约为1728.9nm,当Λ取不同值时,较小的Λ值,会对应有较大的极大零色散波长;2)当d/Λ值保持不变时,随着Λ值的减小,零色散波长向短波方向移动,在达到极小值后,则转向长波方向移动,例如当d/Λ=0.9时,极小零色散波长出现在约Λ=0.6μm处,约为564.29nm,当d/Λ取不同值时,该比值越大,则会对应着越小的极小零色散波长。这一发现对于优化设计特种光子晶体光纤具有一定的价值。     

超疏水表面液滴的振动特性及其与液滴体积的关系

超疏水表面液滴的振动特性与接触线的移动、液滴体积、基底振幅等因素密切相关.本文在基底振幅较小且恒定的条件下,研究了超疏水表面液滴的共振振幅、模式区间、共振频率等振动特性及其与液滴体积(20—500μL)的关系.此外,将基于一般性疏水表面建立的Noblin共振频率计算模型应用于超疏水表面,并提出“虚驻点”的概念,借此对模型进行了误差分析和修正.研究表明:1)共振时,液滴高度变化率即比振幅随体积增大而增大,随阶数增大而减小;2)各模式区间的起止频率首尾相接,其范围随体积增大而减小;3)液滴体积越大,共振频率越小,随着阶数增大,共振频率f与体积V的关系趋于f-V^–0.4,不同于一般性疏水表面上的f-V^–0.5;4)直接应用Noblin模型计算共振频率会产生较大误差,主要原因在于液滴表面波波段数量统计存在较大偏差,而修正后的模型可以准确计算超疏水表面大体积液滴的共振频率.     

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。     

振动频域特性与时域测量的分析

通过测量音叉振动速度幅值和相位频率特性,得到共振吸收和色散频域特征,分析阻尼强度对共振吸收频谱宽度的影响.由时域测量得到不同阻尼情形的共振弛豫时间,研究共振吸收频谱宽度与弛豫时间的物理关联.采用离散傅里叶变换方法,从理论上探讨由共振弛豫时域测量数据获取共振吸收的频域参量.研究结果表明,若共振弛豫时间较长,意味着激发态能级宽度比较窄;反之,则是激发态能级宽度比较宽.     

弯曲圆盘驱动的双Helmholtz共振腔换能器

使用双面同相振动的弯曲圆盘换能器驱动双Helmholtz共振腔,既放大了弯曲圆盘换能器弯曲共振频率以下频段的声输出,又利用两个Helmholtz共振腔的同相声源辐射模型实现了在Helmholtz共振频率处的"∞"字形垂直指向性,实现了低频指向性声发射。阐述了换能器实现"∞"字形低频指向性发射的机理,研究了腔体长度、金属圆片厚度及弯曲圆盘边缘简支厚度等关键结构参数对Helmholtz共振频率的影响,求解了换能器的发送电压响应、指向性等参数。依据仿真结果制作了实验样机,在消声水池中进行了电声性能测试。测试结果显示,指向性形状及液腔共振频率与仿真结果基本相符。这种由弯曲圆盘驱动的双Helmholtz共振腔水声换能器为实现水声换能器小尺寸、低频指向性发射提供了一种技术手段。      

囚禁离子非线性J-C模型量子态保真度

用全量子理论研究驻波激光场与囚禁离子相互作用系统中量子态保真度,详细讨论离子质心在驻波激光场中位置及离子初始状态对保真度的影响.结果表明:随着囚禁离子从远离驻波激光场波节处向波节处移动,量子态保真度振荡频率越来越高,振荡幅度几乎不变,且保真度到达第一个极小值所用时间越来越短,但不会出现信息完全失真;随着囚禁离子处于基态概率增加,量子态保真度振荡频率几乎不变,振荡幅度越来越小,也不会出现信息完全失真;在信息储存或传递过程中,囚禁离子量子态失真比系统和驻波场量子态失真小.     

共振频率激励下弦振动定解问题的求解

对于一端固定、另一端施加正弦激励的弦线振动定解问题,采用分离变量法在共振与非共振两种激励频率下对其进行了求解;通过对两种不同形式解的研究发现:对非共振频率激励下的解求极限,亦可得到共振频率激励下的解;最后通过分析可知:共振频率激励下的解即为无阻尼条件下的驻波状态解.     

声驻波场中空化泡的动力学特性

以水为工作介质, 考虑了液体的可压缩性, 研究了驻波声场中空化泡的运动特性, 模拟了驻波场中各位置处空化泡的运动状态以及相关参数对各位置处空化泡在主Bjerknes力作用下运动方向的影响. 结果表明: 驻波声场中, 空化泡的运动状态分为三个区域, 即在声压波腹附近空化泡做稳态空化, 在偏离波腹处空化泡做瞬态空化, 在声压波节附近, 空化泡在主Bjerknes 力作用下, 一直向声压波节处移动, 显示不发生空化现象; 驻波场中声压幅值增加有利于空化的发生, 但声压幅值增加到一定上限时, 压力波腹区域将排斥空化泡, 并驱赶空化泡向压力波节移动, 不利于空化现象的发生; 当声频率小于初始空化泡的共振频率时, 声频率越高, 由于主Bjerknes 力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生, 尤其是驻波场液面的高度不应是声波波长的1/4; 当声频率一定时, 空化泡初始半径越大越有利于空化现象的发生, 但当空化泡的初始半径超过声频率的共振半径时, 由于主Bjerknes力的作用将有更多的空化泡向声压波节移动, 不利于空化的发生.     

开孔对封闭空间共振特性的影响

研究了开孔对封闭空间声场的影响。通过将孔内振动空气等效为点源,用模态展开法建立了开孔封闭空间的声场模型,计算了开孔封闭空间高阶共振频率和在共振频率激励下的声压分布。结果显示:开孔等效于孔处声质量减小,一般使得开孔封闭空间的共振频率增加;但当孔位于某模态节点时,由于该阶模态与任一模态在开孔处未发生耦合,该模态共振频率不变;由于在开孔区域对应于激励频率的模态声压和其余各阶模态声压之和的相位相反,高阶共振频率激励下靠近小孔位置的声压减小。因此,开孔对封闭空间声场有影响,其影响程度与开孔位置和开孔尺寸有关。      

托卡马克装置中等离子体环向旋转对三维响应场的影响

本文利用MARS-F程序,数值研究了HL-2M托卡马克装置高比压等离子体中,环向旋转对外加共振磁扰动场的响应特性的影响.研究发现,等离子体响应显著改变共振磁扰动的谱分布,并影响等离子体内部共振磁扰动场与共振磁扰动线圈电流相位差的依赖关系,从而改变有理面处径向扰动场的幅值.当边界旋转频率较小时,在最外有理面处,等离子体响应对外加共振磁扰动场有明显的放大效应.通常,边缘局域模的控制效果依赖于最外有理面处共振磁扰动场的幅度,因此可通过控制旋转剖面实现对共振磁扰动场的调控,进而优化边缘局域模的控制方案.     

一维反铁磁光子晶体光学双稳态效应研究

基于传递矩阵方法和光局域化原理, 本文研究了一维反铁磁光子晶体共振频率附近光学双稳态效应随电磁波入射角、 外磁场强度及电介质层数的变化.研究发现, 当外磁场为1.0 kG(1 G=10^-4 T)、电磁波小角度入射时, 反铁磁材料高低共振频率附近均可探测到光学双稳态效应; 当电磁波大角度入射时, 仅在高共振频率附近探测到光学双稳态效应. 然而, 当外磁场强度增加到2.0 kG时, 由于反铁磁材料的高低共振频率向两侧移动, 低共振频率附近缺失的光学双稳态频率窗口又被有效激发. 此外, 电磁波小角度入射时, 电介质层数在低共振频率附近对双稳态效应影响较明显.     

音叉受迫振动规律及计算机实时测量

对音叉作受迫振动的规律及音叉振动周期与双臂质量的关系进行了研究,自制了新型的音叉受迫振动与共振实验仪,该仪器不仅可以手工调节做实验,而且可以实现计算机实时测量.     

相幅法测量受迫振动共振频率

介绍了一种测量共振频率的方法.通过结合系统在受迫共振时的相位和幅度特性,提高了振动响应的对比度,降低了干扰的影响,能更精确测定系统的共振频率.这种测频方法能广泛运用于其它有类似幅频相频特性的系统.