利用声波法重建舰船排气温度场及红外辐射强度

为了提高舰船排气红外辐射监测水平,提出了一种基于声波法的排气烟羽温度测量和辐射强度计算方法.利用声速与温度的关系,建立排气温度场声学测量模型,通过声波传感器测量的声波传递时间,重建排气烟羽温度分布.利用该温度分布,通过解算红外辐射模型,获取排气红外辐射强度.通过仿真实例对该方法进行了验证,仿真结果表明:基于声波法的温度场重建方法在5%的测量误差水平内具有良好的重建效果,基本解决了舰船排气温度场和辐射强度实时计算的数学模型问题,为进一步开展舰船红外辐射实时监测技术的实船应用奠定了基础.     

适用于25—600℃温度范围的温差电动势率和电阻率测试系统

本文介绍一种可以同时测量温差电动势率和电阻率随温度变化(25—600℃)的测试系统。该系统可以在真空、过压保护气体和空气等条件下对样品进行测量。由于测量系统选用两对铬镍-铝镍温差电偶同时作为温度和电压探针,并采用x-y记录仪斜率法,以消除温差电偶随温度变化的不一致性以及随机热电势所引起的误差,因而使该系统具有较好的精确度。     

测量热敏电阻温度特性曲线硬件电路的设计

开发了测量热敏电阻温度特性曲线的硬件电路。使用DS18B20作为温度传感器,编写单片机与PC机间的通信程序,该温度值经串口发送到计算机中。电压信号利用声卡采集到计算机中,由LabVIEW软件编写的虚拟锁相放大器测量,实现了测量负温度系数的热敏电阻阻值随温度的变化曲线。利用电桥来提取阻值变化引起的电压变化信号,并且将测量值采集到计算机中,可以实现基于计算机的数据采集和分析。     

基于P89LPC932超声波测距仪

为了克服一些传统距离测量方式在某些特殊场合无法测量的缺陷,设计以P89LPC932为核心,利用超声波传感器实现了无接触式空气测距的方法,充分考虑声速与温度的密切关系,进行温度补偿,进一步获得测距最远700cm左右,精度最优达到1％。该设计具有较强的抗干扰能力,安装简单,体积小,功耗低,便于嵌入其他系统的特点。     

基于气介式超声波传感器的雨量液位测量系统设计

在分析传统雨量液位测量系统的基础上,使用气介式超声波传感器和AT89S52单片机设计了一种新型的雨量液位测量系统。采用超声波测距方法,实现雨量的高精度实时测量;利用固定挡板反射回波进行声速校正,解决了温度补偿精度的问题;采用外围保护装置,使该系统在恶劣环境中能正常使用。该系统还具有与PC机通信的功能,可实现低成本、远距离的控制和监测。     

基于半导体吸收原理的光纤温度传感器研究

利用半导体GaAs材料对光的吸收随温度变化而变化的原理,设计了一种光纤温度传感系统。该系统具有结构简单、体积小、全光纤化、易实现远程测量及使用方便等特点。实验结果表明,测量系统的精度好于±0.5℃。     

声测在气象测量中的应用

阐述了利用声波测量低空风速、风向的原理，以及据此构建的测量系统所具有的功能、采用的技术系统构成和实现的基本方法，以及研制该系统所采用的技术。     

基于磁致伸缩效应的超声波测温方法研究

根据超声波在固体介质中传播时,声速随温度的变化而改变的特点,通过磁致伸缩效应进行超声波的产生及接收,由系统对数据进行运算处理,从而实现对温度的测量。该测量方法适应于目前绝大多数环境下的温度测量,尤其对高温测量更为精确。给出硬件原理图及软件实现的基本流程图,对测温过程进行阐述,并通过实验测量及分析,实现了简单电路下的准确测温。该方法是对温度测量方法的又一种尝试。     

基于超声波测距的倒车雷达系统设计

介绍了以单片机为核心的倒车雷达系统,它利用超声波实现无接触测距.系统主要包括超声波发射接触以及温度测量电路,突出点是利用数字传感器DS18B20对温度进行测量,并利用声速与温度之间的校正公式对声速进行校正,提高了渡越时间的测量精度,进而提高了测量距离的准确度.适合测量的距离在5m以下,可以满足倒车安全的要求.     

掺Be磷化锢的电学性质

在77—350K温度范围内测量了掺Be的p型磷化铟的霍尔效应和电导率。由载流子浓度随温度变化的分析来确定N_a,N_d和E_a。对于所有的样品,在110K以上理论曲线很好地拟合实验数据。在较低的温度下,实验点偏离计算曲线归因于杂质带的形成。利用理论公式与实验点拟合还分析了霍尔迁移率随温度的变化。     

超声波声速快速测定仪设计

介绍了一种基于STM32的超声波声速快速测定仪。该测定仪由高性能STM32F103ZE微控制器、超声波发射电路、接收电路、温度传感器等组成,通过微控制器控制和计算信号发射和接收的时间差,实现在不同温度和不同介质下的超声波声速的快速测定。系统测试实验数据表明:该测定仪测试速度较快、精度较高,并且电路功耗较低、操作方便,具有较强的实用性。     

一种高精度超声波多路同步测距系统设计

在分析传统超声波测距的基础上,研究了一种基于单片机和FPGA的高精度超声波测距系统。该系统采用了多路超声波先测速再测时测距的方法,自动调整计算过程中因环境变化而影响的声速参数变化,提高了系统的适应性,同时采用多路精确同步测量保证了测量的高精度。实验证明,该系统具备较高的灵活性,且采用125 kHz的频率也进一步提高了系统的测量精度。     

Collective elastic waves in piezoelectric semiconductors

A new mode of energy transport in solids is described, which utilizes the interaction between monochromatic elastic vibrations to produce a collective wave traveling with a velocity only slightly slower than the speed of sound. The phenomenon is similar in concept to the propagation of "second sound" in liquid He II. The vibrational state of a solid is first described in terms of a set of quantized lattice harmonic oscillators or phonons. By analogy with the kinetic theory of sound propagation in an ordinary particle gas, it is then shown that a phonon-density wave can propagate in this phonon gas. This corresponds to a wave-like transport of heat through the solid. The conditions for this mode of transport are described and compared to those for the usual diffusion of heat. It is shown that these conditions can be satisfied in piezoelectric semiconductors for a restricted band of phonon frequencies when the electrons drift in an applied field at a speed greater than the speed of sound. The electron-phonon interaction processes which produce this behavior are described graphically, and the frequency and temperature dependence of the interaction is discussed. Experimental observations in photoconducting CdS, a piezo-electric semiconductor, are described which appear to verify these predictions. Pulse propagation experiments at room temperature show a velocity corresponding to the collective mode, and the properties vary as predicted with changes of electron drift velocity and of temperature. A mechanism for the excitation and detection of the collective wave is suggested. The nonlinear processes leading to the generation of elastic waves at harmonics of the input frequency are also described.     

基于布里渊激光雷达测量大气声速误差分析

为了对大气声速误差进行分析,利用布里渊散射信号激光雷达对大气声速进行了测量,分析了大气声速与大气布里渊频移、大气折射率和入射激光波长的具体关系,利用该方法测量了大气声速的精度,并进行了数值分析。结果表明,在标准大气条件下,0km～86km海拔高度范围内大气声速测量的不确定度小于0.269m/s。该误差的分析对激光雷达的设计具有参考价值。     

大功率LED灯合成双射流主动散热费用模型研究

针对合成双射流激励器大功率LED灯主动散热方案,利用Ansys软件对LED灯模型在表面射流不同流速下的散热进行仿真,并结合试验结果验证,得到气体流速和pn结温度的散点图,利用Matlab进行Gauss曲线拟合,得到pn结温度与射流速度的关系;利用阿伦尼乌斯(Arrhenius)加速模型对pn结温度与LED灯寿命的关系进行预测,得到LED灯寿命与pn结温度的一般数学关系,进而得到LED灯寿命与合成双射流流速的数学关系,结合LED灯的经济性要求,建立了基于合成双射流的LED灯散热的费用模型;通过费用模型寻找最优解,可以确定LED灯单位时间最小费用及相应合成双射流最佳速度和LED灯寿命。     

虚源法辅助的高效波导不变量被动测距技术

针对水声通信网络节点拓扑结构测量需求,本文研究了基于波导不变量的高精度被动测距算法,为解决波导不变量法计算量大的问题,提出了一种虚源法辅助的高效率节点间距离测量算法。考虑到海水中的声速受海水的温度,盐度,深度等因素影响,故采用声速补偿方法得到更合适的声速,从而提高测距精度。仿真结果表明结合声速补偿的虚源法测距结果误差明显下降。在结合声速补偿虚源法缩小测距范围的基础下,波导不变量精确测距的计算量明显降低,同时测距结果精度也得到提高。从而得出结论,基于结合声速补偿虚源法的波导不变量被动测距技术可以在降低计算量的同时实现精确测距。      

Piezoelectric energy harvesting from vibrations induced by jet-resonator system

Inspired by musical instruments that create high amplitude tones corresponding to resonator acoustic modes when subjected to airflow, a new piezoelectric energy harvester for powering the electronic system of aircrafts is developed. It converts the incoming airflow energy into electricity via a piezoelectric transducer during the flight. With the airflow simulated by an air cylinder, prototypes of the developed energy harvester are fabricated and tested. Experimental results show that the curve of sound pressure, corresponding to the first resonator acoustic mode, is a regular sinusoidal pattern. Within the study range of airflow velocity, a linear relationship can be found not only between sound pressure and airflow velocity but also between open circuit voltage and airflow velocity. A power of above 85 mW is released on a passive electric load of 3 kΩ by using a single piezoelectric element of 10 mm diameter at relative airflow velocity of 159 m/s. And the maximum total energy conversion efficiency of the piezoelectric energy harvester is about 1.2‰. It has laid a solid foundation for powering sensors or other devices, thus eliminating a need for batteries.     

雪面上湍流谱特征研究

采用35 m铁塔上的超声风速仪数据,分析了雪面上近地层速度和温度谱,发现不同稳定度的湍流谱在高频时合并在一起,而低频谱并没有随稳定度呈现规律性变化,但随平均风速分开.给出了与稳定条件无关的雪面上湍流谱的拟合公式.并检验了雪面上局地各项同性假设.用归一化谱拟合谱幂率,拟合结果与-5/3的符合度高达85%.速度谱和温度谱惯性区谱幂率都集中分布在-5/3附近.惯性子区速度谱幂率与稳定度没有明显关系,温度谱中性时偏离比较大.     

基于矢量合成法的Ambisonic多通路声系统解码原理

对Gerzon提出的关于Ambisonic系统声像重构的矢量合成法进行了详细介绍，分别给出基于速度矢量和能量矢量的低频段和中高频段的声像定位公式，以及关于合成虚拟声像方位、幅度、音量等用于评价声像重构质量的目标评价函数，最后给出ITU格式环绕声系统的4阶Ambisonic优化解码结果。