光在大气和海水信道中传输的能量衰减计算

考虑自然光和海水浮游生物等产生的背景辐射以及云层、大气/海水界面和海水等介质的光辐射透过率,利用星载激光对潜通信能量方程估算了潜艇接收信号能量衰减大约可达-112~-140 dB.利用Monte Carlo方法计算星载激光对潜通信水下接收光斑分布状况,选择63%光斑半径作为接收平面半径,不考虑光在传输过程中介质的吸收效应,计算了不同卫星高度和发射角.近海岸海域水下200 m和深海海域水下300 m接收信号衰减,信号能量衰减可达84 dB.由于未考虑吸收效应和光斑大小选择的原因,仿真计算结果稍小于理论估算.     

激光通过实验室模拟尾流的衰减特性

尾流场中气泡幕的存在,使得对于气泡、气幕的研究成为研究尾流的一个重要途径,而在实验室模拟尾流气幕场并对其进行研究是一种简单且行之有效的途径。研究表明,无气泡幕时激光在扩束时比不扩束时的衰减平缓,通过气泡幕的激光在有扩束情况下透射光引起的照度大于无扩束时透射光引起的照度。在一定气体压强下,照度随着光阑孔的增大而增加;当光阑孔径小于4mm,基本呈线性增加,当光阑孔径大于4mm,增加较为缓慢,并在光阑孔径等于10mm时接近饱和。有气泡幕存在时透射光的输出照度大于无气幕时的照度,数量级可达69dB,有气泡幕时的相对标准差是无气泡幕时的10倍以上。     

超声波在煤矿井下环境中的传播与衰减特性

超声波的传播具有穿透性强、传播稳定、非接触的特点,使得超声波在测距和测流量领域获得研究和应用.为将超声波检测技术引入矿井风速测定领域,必须对超声波在矿井大气中的传播特性进行有针对性的研究.本文利用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法,系统的分析了超声波在煤尘-空气混合物中的传播和衰减特性.研究获得了超声波长与煤尘颗...     

浅海近程混响衰减

海底混响是主动声纳的重要背景干扰。研究混响的主要目的之一是得到混响干扰背景下主动声纳方程中的混响强度参数。应用射线声学理论研究了收发合置和分置两种情况下，倾斜海底的近程混响平均强度衰减特性；并且结合湖上实验数据的处理及分析，讨论了海水中声速分布、海底散射特性、海底倾斜角和海水中声速跃变层等因素对混响平均强度衰减特性的影响。数值计算以及实验结果表明：对浅海近程混响强度衰减规律影响最大的是海底散射特性；影响较小的是海底倾斜角。     

含向向异性散射粒子的平板状半透明介质层发射特性

用蒙特卡罗法研究了含粒子平板状半透明等温介质层的发射特性。在辐射能传递的模拟计算中,考虑了半透明表面的折射和镜反射作用及稀相粒子系统的各向异性散射效应。给出了介质层温度,介质折射率和粒子直径不同时的介质层半球发射率和方向发射率分布,并通过分析粒子直径和介质折射率对粒子系衰减系数及反照率的影响解释了介质层半球和方向发射率随粒子直径和介质折射率的变化规律。     

爆破振动在层状岩体中的衰减特性试验研究

结合某滨海引水渠工程案例,采用现场爆破试验与爆破振动测试相结合的方法,获得了层状岩体场地条件下爆破振动沿不同路径的传播与衰减特征。结果表明:在层状岩体中,沿地层走向传播的爆破振动速度衰减最慢,垂直地层走向传播的衰减最快;对于本场地的陡倾角地层,穿越地层层理后的垂直向振动速度值小于同位置的水平切向振动速度值;另外,根据临近被保护物的振动速度控制要求和场地的各向异性振动传播特征,提出了采用分区爆破设计施工的振动控制措施,有效地保证了临近建筑物的安全和项目的整体建设工期。爆破振动危害的测试分析方法及成果可为类似工程案例的研究和施工提供借鉴与参考。     

超宽带电脉冲的慢衰减特性

在瞬态激励下,通过有限尺寸的天线辐射到远端的电磁能量可以比通常的按距离二次方衰减规律更慢。根据电磁理论,给出了平面圆形单元辐射器在亚纳秒高斯脉冲激励条件下,轴线能量传播特性的解析计算公式和数值模拟结果。按照均匀电流分布模型,将平面圆形单元辐射器的轴线辐射分为不衰减段、慢衰减段和快衰减段三部分。通过实验,直接验证了电磁波的慢衰减特性,在实验误差范围内,理论计算与实验结果能较好符合。     

1.06μm激光在对流层传输中的衰减预测

激光在大气中的传输特性是研究激光探测设备中光电系统设计的一个关键问题。本文分析了对流层中影响激光传输的各种因素,给出了在晴朗、雾、霾、雨、雪等各种天气状况下1.06μm激光在大气传输中的衰减预测算法及数值,对1.06μm的激光通信、激光雷达和激光制导等红外激光系统的设计有一定的参考价值。     

跨介质上行激光传输的蒙特卡罗仿真

为了研究跨介质上行激光在传输过程中的分布与损耗特性,基于蒙特卡罗方法改进了现有的激光传输模型。假设水下激光为光子的集合且光强服从高斯分布,通过追踪大量光子的传输过程,获得统计结果以分析海面风速和水下传输距离对接收面上的光子分布与权重的影响。结果表明,当海面风速一定时,水下传输距离越远,光子分布越发散,中心位置权重急剧下降;当水下传输距离一定时,较低风速对光子分布影响不大,随着风速增加,光子分布的发散趋势明显。因此可知,海面较大风速和水下较远传输距离对跨介质上行激光传输有较大的影响。     

基于衰减特性的电缆传输畸变软件补偿

探讨了2种用于同轴电缆传输快脉冲信号的软件补偿方法：一种是已知电缆传输衰减特性曲线（实测值）,对其进行数据预处理后进行幅度和相位的同步补偿;另外一种则是把传输衰减特性曲线拟合,近似地认为同轴电缆的衰减在足够高频处与频率的平方根成正比,求出校正波形所需的衰减因子进行数学模型信号补偿。在波形软件补偿中采用了最能体现补偿效果的快沿方波信号,并分析比较了2种方法的优劣及不同应用场合,为不同条件下的选择提供参考。     

激光熔覆过程光束能量衰减的模拟

为了应用能量守恒对同轴送粉激光熔覆中的熔覆层性能进行精确计算,研究了激光束穿过粉末云时能量的衰减现象和衰减规律.利用流体软件模拟实际喷嘴喷粉的过程,并利用有限元软件模拟激光束穿过粉末云的能量衰减规律,得到了激光-粉末相互作用区域内粉末云质量浓度随z轴的分布曲线,以及不同激光功率下和不同粉末云质量浓度下,从喷嘴出口到基材之间粉末云对激光衰减率的变化曲线.结果表明:激光束穿过粉末云的过程中,未到粉末交汇处时光强衰减较弱,汇聚处能量衰减明显.对衰减率进行定量研究可以很好地用于熔池温度场的精确计算.     

固定粉尘环境下激光衰减特性分析

为了减少环境对激光传输的干扰,依据Mie散射原理,提出了激光检测法.设计密度可控的密闭试验箱,选择波长为0.65μm的激光光束通过不同浓度粉尘的环境,在分布近似均匀的模拟环境中,设计了传输模型,分析了粉尘环境中激光的传输规律.研究结果表明:当粉尘浓度在100~230g/m3之间时激光信号衰减最快,当浓度大于230g/m3之间时,激光信号衰减基本保持不变.实验结果的拟合曲线与模型曲线相吻合,验证了激光在不同粉尘浓度中的衰减特性和传输模型的正确性.     

先导式海水液压减压阀静态性能分析

介绍了一种具有二级节流口的新型先导式海水液压定压输出减压阀。分析并建立了该阀的稳态数学模型,在数学模型基础上,对其中的次要参数进行合理地简化,进一步得到该阀的稳态响应特性。通过数值分析,得到部分结构参数对阀稳态性能的影响。分析结果不但表明该阀具有良好的稳态特性,也验证了分析过程中简化处理的合理性。     

激光光船聚焦性能研究

激光推进是一种由远距离传输的地基定向能提供推进能量的新概念。它具有高比冲、高推重比、低成本等显著特点，是一种急待研究且应用前景广阔的新型推进技术。如何解决光船飞行中，激光束偏离光船主轴而不能正常聚焦问题是激光推进中重要问题之一。主要针对抛物形光船，编写了光线追踪法(ray tracing method，RTM)的计算程序；研究了入射激光的光轴与光船主轴偏离时，反射光束的聚焦性能；得出了焦平面上激光束的能流分布、激光点火线、点火区形状和大小。这将作为激光推进过程流体动力学数值模拟和光船飞行轨迹研究的一个重要依据。     

油井远程无线通讯声波衰减特性研究

在油井作业过程中,无线通讯技术可以解决油井井下参数传输中存在的误码率高、实时性差等问题,如何选择声波特征频率以及探究声波在油管柱中的衰减度已成为近年来研究的热点。针对声波信号沿金属管壁传输衰减特性展开研究,并建立了通讯模型,在此基础上量化声波衰减规律,结合Comsol波形仿真软件验证了所建立的通讯模型和特征频率选取的正确性。结果表明,该方法可以有效传输声波信号,为油井远程无线声波通讯技术提供了最佳频率选取方案。     

条码的激光扫描特征

阐述了条码扫描器在条码扫描时必须满足的条件,分析了为完成对条码的多方位扫描、扫描激光束的光点大小、焦深、扫描速度、信号数据率,有效扫描次数等问题.推导出的公式对激光条码扫描器的设计很有益处.     

长脉冲固体激光器输出特性研究

在Nd:YAG激光器被动调Q的基础之上加宽泵浦灯脉冲宽度,使其达到毫秒数量级,研究此时的脉冲能量、脉冲宽度、脉冲个数等的脉冲输出激光的特性.实验结果表明,长脉冲激光器的脉冲峰值功率不高,但是平均功率远远大于普通脉冲激光器.     

多有源区垂直腔面发射半导体激光器的特性分析

提出了一种多有源区隧道再生应变量子阱垂直腔面半导体激光器(VCSEL)结构,其微分量子效率可以大于1,并且可以得到阈值电流小、输出功率大的器件。从理论上得到了针对这种结构的以固定输入电流及串联电阻为参数的最优化分布式布喇格反射镜(DBR)的反射率。从理论上证实了这种结构随着有源区数目的增加能大大提高输出功率,并能极大降低阈值电源密度。     

激光束在大气中的传播特性研究

激光大气传输特性是研究激光在通过大气传播的过程中,大气与激光相互作用产生的一系列线性与非线性效应以及这些效应对激光传输的影响。文章基于正的共焦非稳定谐振腔的激光场,采用快速傅里叶变换（FFT）等方法研究激光光束在大气中的传播特性,分析了强激光器如二氧化碳激光器在大气传输中产生的一些线性光学效应,并在只考虑大气折射、大气分子吸收等对激光光束的影响下,求出了激光光束在大气中的偏移、光束的扩展和光束质量等,进而利用β参数和Strehl比来评价高能激光器的光束质量特性,给出了这两个参数随着最高能量变化的图形。     

海水和表面活性剂对旋转超空泡蒸发器水动力学特性影响的数值模拟研究

为了探究实际条件下海水环境和表面活性剂对旋转超空泡蒸发器(RSCE)水动力学特性和海水淡化性能的影响,通过对实验测量得到的添加表面活性剂CTAC/NaSal的海水的剪切粘度采用Carreau粘度模型进行拟合,并考虑表面张力的影响,对纯水、海水和添加表面活性剂的海水中RSCE在不同转速下的自然空化流动进行了三维定常数值模拟,结果表明相同转速下海水中RSCE形成的空泡尺寸大于纯水中形成的空泡,空化器阻力矩和蒸汽产生量也随之增大,随着转速的升高,海水与纯水工况之间的空泡尺寸、空化器阻力矩和蒸汽产生量的差距均呈减小的趋势.表面活性剂的引入可以略微增大空泡尺寸和蒸汽产生量,同时减小空化器阻力矩的粘性分量,表面活性剂对超空泡状态下RSCE的水动力学特性和海水淡化性能的影响很小.