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.     

振动诱导液滴与液面不融合现象的研究

发现硅油液滴能够停留在竖直振动的硅油液面上,通过等厚干涉实验说明液滴和液面间存在空气薄膜,分析空气膜形状的变化过程,并依此建立简化模型论述空气膜阻止液滴与液面融合的原理.实验构造了浸没在硅油液面下的硅油液滴,建立理论模型估算空气膜的平均厚度,并与实验估测值对比.本文对多个液滴在液面上呼吸模式的振动现象作了描述和解释.     

双光纤光栅外腔半导体激光器相干失效研究

根据双光纤Bragg光栅(FBG)外腔半导体激光器相干失效的物理过程, 运用速率方程和双FBG耦合模理论, 分析了双FBG外腔半导体激光器相干失效产生和控制的条件, 提出了实现和控制双FBG外腔半导体激光器相干失效多模稳定工作的方法. 双FBG外腔半导体激光器在相干失效下具有多模的稳定工作状态, 相干失效长度缩短, 相干失效长度内光谱稳定. 实验测量结果表明, 外腔反射率为3%时, 从非相干失效状态到相干失效状态, 半峰值全宽度从0.5 nm突然展宽到0.9 nm. 在相干失效状态下, 功率稳定, 边模抑制比大于45 dB, 在0℃–70℃工作温度范围内峰值波长漂移小于0.5 nm, 最小相干失效长度小于0.5 m. 双FBG外腔半导体激光器相干失效的应用对提高光纤放大器和光纤激光器的性能具有重要意义. 关键词： 非线性 半导体激光器 双光纤Bragg光栅 相干失效     

周期性加隔板有限长圆柱壳声散射

研究内部真空周期性加隔板圆柱壳在水中的声散射特性.壳体振动用薄壳理论的Donnell方程描述,隔板振动用相互独立的薄板纯弯曲振动和平面应力状态下的振动方程描述.考虑轴向、切向、径向三个方向的力和弯矩共同作用导出了散射声场的解析表达式.数值计算给出远场收发合置情况下的角度-频率谱图,并据此进行机理分析.通过与内部周期性加环肋圆柱壳声散射的角度-频率谱图比较发现,除周期加肋产生的Bragg散射波与弯曲Bloch-Floquet波外,加隔板的情况还存在明显的隔板共振亮线,并且发生隔板共振与壳体弹性波、Bragg散射波、弯曲Bloch-Floquet波耦合的现象.通过实验对理论进行了验证,在实验的频率范围内,Bragg散射亮线与理论符合得很好,部分Bloch-Floquet波散射亮线和隔板共振散射亮线也与理论符合.     

Numerical study of melting inside concentric and eccentric horizontal annulus

This paper presents numerical investigations on melting of phase change material using N-eicosane inside a cylindrical container. Numerical simulations are performed for symmetric melting of phase change material between two cylinders in concentric and eccentric arrays using the FLUENT software which is sub-cooled initially to 1 °C. Inner cylindrical tube is considered hot wall while outer tube is insulated. Predicted result shows that melting rate is the same approximately for concentric and eccentric array before time of 15 min. After this time, melting rate decreases in concentric array. It is due to the pure conduction between hot tube and cold solid phase change material.     

Modeling and testing of static pressure within an optical fiber cable spool using distributed fiber Bragg gratings

Based on the force analysis, we establish a theoretical model to study the static pressure distribution of the fiber cable spool for the fiber optic guided missile (FOG-M). Simulations indicate that for each fiber layer in the fiber cable spool, the applied static pressure on it asymptotically converges as the number of fiber layers increases. Using the distributed fiber Bragg grating (FBG) sensing technique, the static pressure of fiber cable layers in the spool on the cable winding device was measured. Experiments show that the Bragg wavelength of FBG in every layer varies very quickly at the beginning and then becomes gently as the subsequent fiber cable was twisted onto the spool layer by layer. Theoretical simulations agree qualitatively with experimental results. This technology provides us a real-time method to monitor the pressure within the fiber cable layer during the cable winding process.     

Temperature tuning of the Bragg resonance of InAsP/InP Bragg-spaced quantum wells grown by MOCVD

In this article, we presented a study of InAs_0.04P_0.96/InP Bragg-spaced quantum wells (BSQWs), which were grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). The quantum wells were characterized by photoluminescence (PL), double-crystal x-ray diffraction (DC-XRD), and reflection spectra. We found that the BSQWs structure grown at 580 °C appears to be extremely abrupt, uniform, free of misfit dislocations, and of narrow PL line width. From the reflection spectra at different temperatures, we presented a theoretical analysis of the changes in band structure for resonant and near-resonant wells, and proposed a new scheme of using the temperature to tune the Bragg resonance of Bragg spaced quantum wells.     

模拟研究电荷的大小和温度对带电胶体纳米粒子稳定性的影响

利用蒙特卡罗方法和原始模型对正则系综中的带电胶体悬浮液进行分子模拟研究. 同时利用众所周知的DLVO理论研究颗粒之间的有效相互作用. 另外研究了温度、微离子价态和胶体粒子对溶液相稳定性的影响. 结果表明,在较高的温度下悬浮液更稳定. 另一方面,低价态的微离子更有利于形成稳定的悬浮液. 对于高电荷的微离子,平均每个集合体中的聚集体的数量和颗粒数更高,较大的胶体粒子稳定性差. 理论结果与表面曲率影响的理论公式有很好的一致性.     

光纤布喇格光栅应变传感器结构优化研究

提出了一种改进的光纤光栅应变传感器结构,用有限元分析软件对其进行建模和静力仿真,得到其应力分布和光栅区域的应变情况.在整体宽度与厚度相等的情况下,此结构的灵敏度约为传统"工"字型结构的600倍.进一步分析了其关键区域的6个结构参量对应变灵敏度及量程的影响.筛选、设计并加工出不同尺寸的两种应变片,分别用UV胶与玻璃焊料对光栅进行封装,得到灵敏度分别为:249pm/N、330pm/N和1.1pm/N.比较分析表明,本文提供的分析方法与数据,可为不同工程应用场合的最优结构设计提供依据.     

一种光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究

为了校准光纤光栅水听器的灵敏度,开展了光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究.本文首先介绍了光纤光栅水听器的工作原理;其次,采用可调谐激光器和带工作点控制的强度调制法,实现了光纤光栅水听器的信号解调和稳态测量;在此基础上,利用比较法建立了一种光纤光栅水听器校准系统,校准频率范围为20 Hz～10 kHz;最后,在该频率范围内对采用等效相移布喇格光栅研制的一只光纤光栅水听器的灵敏度进行了校准,对系统的测量不确定度进行了估算.结果表明,该系统可准确校准光纤光栅水听器的灵敏度,扩展不确定度为0.9 dB(k＝2).