信息技术与物理研究性学习

 一、研究性学习概述1.研究性学习的界定研究性学习是指学生在教师指导下,根据学生自己选定的课题,以个人或小组合作的形式,通过研究问题主动获取知识、应用知识、培养能力的一种学习方式。研究性学习是以问题为载体,在教学过程中创设一种类似科学研究的情景和途径,让学生通过自己收集、分析和处理信息来实际感受并体验知识的生产过程和应用过程,使学生通过研究对信息的处理能力、探究能力和实践能力得以提高、发展学生的科学态度和合作精神。2.物理教学中研究性学习的开展研究性学习强调以学生为主,教师只是作为咨询者、指导者和帮助者,学生的具体任务由学生自己完成。     

焊缝超声相控阵检测数据深度学习降噪方法

超声相控阵检测技术在焊缝检测中具有广泛的应用.超声相控阵检测技术检测信号中常混入噪声导致检测成像时难以分辨真实的缺陷特征.这些噪声主要为无关的反射信号和局部相关的结构噪声,传统的超声图像降噪方法难以有效滤除这些噪声,且存在计算效率低、参数优化复杂等问题.该文提出了一种基于深度学习的焊缝超声相控阵检测技术检测S扫图像的降...     

光电导天线太赫兹辐射峰值调控研究

针对微结构光电导天线与飞秒激光之间相互作用效应以及辐射太赫兹波调控问题进行了研究。采用德鲁德-洛伦兹理论模型获得微结构光电导天线辐射光电流密度,通过时域有限差分把光电流密度迭代在激励网格上,结合麦克斯韦方程求解时变电磁场,并通过传输线格林函数获得多层介质近场到远场的辐射太赫兹波,建立了辐射光电流与辐射阻抗、电磁共振模式之间的关系模型,模拟仿真分析了微结构S型光电导天线太赫兹波辐射调控机理。研究结果表明:微结构改变了天线等效模型的辐射阻抗;同时得知耦合系数不为零时存在耦合作用,且随着耦合系数增大共振频率峰值发生辐射增强和位移;并通过设计S型光电导天线获得辐射峰值频率调整范围为0.50~0.80 THz之间,对比工形天线辐射峰值频率由原来的0.40 T移动到0.76 T,频率调整度75%,峰值辐射效率约提高70%。该研究工作为后续高功率光导天线太赫兹波辐射的共振中心频点以及结构设计奠定重要基础。     

Influence of Electric Field Distribution on High-Power Array Antenna Radiation Pattern with Rectangular Aperture

The antenna element with rectangular aperture is one of the main forms of the array antenna. The electric field amplitude distribution of the rectangular aperture, as well as the phase distribution is the most important parameter that affects the radiation gain and beam direction of the array antenna. In this work, a theoretical study is carried out on array antennae for high-power microwave （HPM） applications. An electric integration method is applied to obtain the far-field radiation pattern with different kinds of electric field distributions. Moreover, the influence of the electric field amplitude and phase on the performance of the array antenna is analyzed. For one antenna element, uniform electric field distribution is not the best choice. However, the uniform distribution has specific advantages for an array antenna consisting of combined antenna elements. The phase deviation has more significant influence on the performance of the array antenna than the amplitude deviation. It indicates that a good working phase shifter with high-power capacity and time-adjusting capability is very important.     

HL—1M装置ICRH天线设计及最佳耦合研究

本文对HL-1M装置离子回旋共振加热(ICRH)天线设计及最佳耦合研究所采用的数值计算公式进行了推导。对天线耦合有重要作用的特征电阻R、特征电感L和特征电容C进行了数值计算。讨论了天线几何尺寸,等离子体参数对ICRH的影响,比较了3维和2维数值计算的结果,从中得到了HL-1M条件下最佳功率耦合的天线几何参数和设计的指导原则。     

基于单片机的数字化调光装置的设计与实现

介绍了一种光学仪器照明调光电路的创新设计。通过由Atmega8单片机微控制器产生的PWM信号来控制卤钨灯的亮度。照明调光电路具有电路简单,光强输出稳定,其亮度可数字化线性调节和具有记忆功能等特点,同时还可以通过计算机实现自动调光。     

Influence of Length of Opposing bi-Au Cone-Tips and Different Environment on Field Enhancement in Feed Gap

Electric field enhancement distributions encountered in feed gap of opposing bi-Au cone-tips is studied using a frequency-domain three-dimensional finite element method to solve Maxwell＇s equations of electric field distributions. Both the influences of cone-tip length and surrounding medium on electric field enhancement are investigated. The maximal enhancement value is discussed in terms of a simple physical model based on a standing wave on the tip surface associated with the antenna effect and surface plasmon. Simulated results demonstrate the enhancement is sensitive to the tip length. By selecting a suitably matched scale according to the incident wavelength, a large enhancement value can be observed within a small focused spot between the opposing tips permitting a high spatial resolution. The relative position of the opposing tips is also found for the optimum enhancement. All of the results suggest that our configuration is suitable for the site-specific Raman spectroscopic analysis at nanoscale.     

光栅衍射与相控阵雷达结合的教学案例探索

光栅衍射是光学教学中重要的章节，是对多缝干涉和单缝衍射的综合运用。但是教学过程中会出现教学过程枯燥、教学内容晦涩难懂等问题，这极大地影响了教学效果。本文基于光栅衍射的基本公式，以实际工程应用相控阵雷达为案例，融入课程思政，同时结合Matlab仿真，具体形象地展示了光栅常数、缝宽、衍射角对衍射光谱的影响，以及相控阵雷达的基本原理与以上各因素的联系，在学习知识的同时让学生掌握了相控阵雷达的基本原理。本次教学探索对于光栅衍射教学知识点的教学、思政、实际问题的解决都具有重要的意义。     

发射方向调制信号的多波束调制技术

为了使单天线接收机通过接收解调信号能实现通信和方向测量功能,提出了一种多波束调制的概念.它利用双波束或多波束的空间特性来实现数字调制和方向调制.设计了一个六元线天线发射阵列,将中间的四元天线两两成对激励,形成双波束,用双波束调制实现数字通信和方向粗测,然后对大间距的二元天线用不同的相差激励,形成有错位的多波束,用多波束调制实现数字通信和方向精测.仿真结果表明这种多波束调制实现了在调制信号设计层面上的数字通信与测向的深度综合.