基于频率分析的激光多普勒微小振动测量

研究振动幅度小于激光半波长的微小振动的测量方法.利用自己混合型半导体激光器的特点,大大简化了干涉系统的光路结构.同时,根据激光多普勒振动测量原理,分析了在波数σ＜1后采用频率分析方法测量的合理性,并实测了小到 90 nm的超声微小振动.实验结果表明,当最大多普勒频率等于振动频率时为该方法的测量极限.     

用Gammatone滤波器组仿真人耳基底膜的特性

为了更好地理解人耳蜗的工作机制,提出了一种利用Gammatone滤波器组对基底膜进行仿真的方法.根据Gammatone滤波器组与人耳基底膜两者在冲激响应、幅频特性等方面的相似性,采用一组中心频率呈对数均匀分布的Gammatone滤波器组来模拟基底膜.采用多种信号作为输入,对该方法进行仿真测试.仿真结果表明:在纯音、混合音和语音等输入情况下,该方法能仿真人耳基底膜的动态响应过程、频率选择特性和频谱分析特性等重要特征,对于语音压缩、语音识别和人工耳蜗等听觉应用领域有参考价值.     

测量爆炸冲击过程多普勒信号拾取技术

采用优化后的外差式纵向激光多普勒进行了光路测量,利用短时傅里叶变换最大主值频率法和小波变换模极大值法分析处理多普勒信号,有效地抑制了爆炸信号的噪声.系统测量距离4.5 m,测量速度范围-10 m/s~20 m/s,相对误差小于100/.试验证明,该方法能有效地拾取反映爆炸过程动态特性的多普勒信号,实现对爆炸容器高速动态形变参数的精确测量.     

平直条带流致振动特性实验及其数值模拟研究

核反应堆内燃料组件受到高流速冷却剂的冲刷会产生流致振动现象,而燃料棒包壳和格架条带的振动将会导致燃料组件受到磨损,从而影响核电厂运行的安全性.为了研究格架条带流致振动的特性及分析方法,采用不带结构的不锈钢平直条带进行流致振动实验,并使用激光多普勒测振仪测量其在水流动条件下的振动特性.实验结果表明:当涡激振动频率在接近固有频率时会发生"锁定"现象;在特定流速区间内,涡激振动频率与流速呈线性关系;通过湿模态模拟方法可以较好地预测平直条带在水中的固有频率.     

激光研究院加强学科融合

华中科技大学激光研究院加强学科融合.近日,激光研究院与同济医学院、协和医院等院系和单位共达成9个合作项目.这9个项目分别是激光医疗设备与临床应用、激光乳化白内障擦除仪的研制与临床应用、耳蜗基底膜振动特性及耳蜗听学机制、激光脱毛、ＫＴＰ激光经心内膜心肌打孔、经皮椎间盘突出激光治疗的研究、大型热连轧辊的激光表面强化工艺及成套设备、环境污染物激光防治技术及基础研究、激光法烟气高效干式脱硫技术等.据悉,这9个项目合作单位包括同济医学院、协和医院、材料学院、机械学院和动力系.合作项目涵盖了激光、生物医学、环境保护…     

红外激光脉冲加热下耳蜗内温度变化的模拟研究

建立了一个三维光热模型,应用该模型分别研究了红外激光脉冲在人耳蜗和动物耳蜗内由于激光吸收引起的温度变化。采用有限元方法,数值模拟了耳蜗内温度在空间和时域的变化。研究发现尽管激光吸收引起了一定的温度升高,但是可以通过调节激光脉冲参数比如激光功率和重复频率对温度变化进行控制。通过对比相同参数的激光脉冲在豚鼠耳蜗内和人耳蜗内引起的温度变化,发现动物耳蜗内温度升高较明显。因此从激光热效应的角度看,动物实验能有效帮助合理选择激光在人耳蜗内的安全参数。     

微结构振动特性的自由衰减测试方法

为准确快速地对微结构的谐振频率和阻尼比进行测试和分析，组建了以激光多普勒测振仪为核心的微结构瞬态离面运动特性测试系统．附有压电驱动的微悬臂梁和微振动薄膜在斜波脉冲激励信号作用下产生自由衰减振动，通过激光多普勒测振仪将瞬态运动速度转换为模拟信号，经数据采集卡数字化后送入计算机，对其振动特性进行分析．实验测得MPA-41200-10型微悬臂梁谐振频率为48．676kHz，阻尼比为0．0029，微薄膜谐振频率为25．446kHz，阻尼比为0．042．实验结果与采用频率扫描方法测试的结果进行了对比，证实自由衰减振动法对微结构振动特性的快速测试是可行、有效的．     

噪声下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位

在人与人交流中,人耳能很好地定位出周围声音的位置,而在声源定位技术里,基于传统麦克风声源定位在噪声环境下无法精确地定位出声源.根据人耳能准确地辨别出声源这一特性,提出一种在噪声下基于人耳耳蜗基底膜分频特性的声源定位方法.该方法是利用多个麦克风对声源信号进行采集,将采集到的信号通过基底膜滤波器进行滤波、除去与声源无关的噪声,运用空间映射互相关方法对声源进行定位.该方法所定位出的声源位置比传统声源定位技术所定位的位置误差小、精准度高.实验结果表明,噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位比基于传统麦克风声源定位技术更接近声源的真实位置;噪声环境下基于耳蜗基底膜分频特性的声源定位具有更高的精度与更好的鲁棒性.     

用激光李萨如图形测量振动物体频率及 能量衰减规律

介绍了李萨如图形的形成原理,利用激光李萨如图形测量出振动物体的频率,并作出振动能量衰减规律曲线.     

LDV对典型电工材料表面非接触振动检测的有效性分析

为实现对电力设备表面振动的远距离测量，搭建1 550 nm收发一体的全光纤激光多普勒测振仪(laser Doppler vibrometer, LDV)系统.加工不同电工材料(铁、铝合金、铜、铝、硅橡胶、高强陶瓷)表面试样，通过电磁振动台对不同距离试样施加频率为0.05～2.00 kHz的机械振动，使用研制的LDV系统对不同电工材料表面振动测量的频响特性和距离特性进行对比分析，以探究LDV技术在典型电工材料非接触振动测量的有效性.试验结果表明，所搭建的LDV系统能够在3 m的安全工作距离内，实现对不同电工材料表面在典型设备运行工况下的振动波形采集. LDV系统对除硅橡胶和铁以外的4种电工材料均有良好的振动测试效果，并且对铝合金及铝材料能够实现3～10 m的距离响应.     

ATV技术在SF480型柴油机机体结构声辐射预测中的应用

结合有限元法(FEM)和边界元法(BEM),采用虚拟样机技术对内燃机噪声辐射的频域特性进行预测分析.其步骤为:用有限元软件ANSYS进行结构动态特性分析;建立机体、曲轴和连杆、活塞等组成整机多体动力学模型,求解传递给机体的各种激励力;采用声学分析软件SYSNOISE建立机体的边界元模型,分析其表面振动速度与声场间的声学传递向量(ATV).研究结果表明:在额定工况下,其机体裙部是主要噪声辐射部位;辐射声功率级较突出的峰值频率与整机固有频率基本对应,在中高频段其噪声辐射效率比低频段的高.     

逊脉冲法测量SF_6／N_2的预放电参数

用汤逊脉冲法测量了ＳＦ６／Ｎ２混合气体的有效电离系数、电子漂移速度和电子扩散系数．分析了激光脉宽对电流波形测量的影响，并提出了对测得的电流波形进行校正的方法．采用本法得出的ＳＦ６／Ｎ２混合气体的临界击穿场强与其他研究者报道的数据是一致的     

Developmental alterations in the frequency map of the mammalian cochlea

The position of an auditory hair cell along the length of the cochlea determines the sound frequency to which it is most sensitive. Receptors located near the proximal end (base) of the cochlea are maximally stimulated by high-frequency sounds; those occupying successively more distal (apical) positions respond best to progressively lower frequencies. At present, it is unclear how this frequency place map emerges with respect to the development of the cochlea. It has been suggested, on the basis of acoustic trauma experiments with developing chicks and cochlear potential recordings from developing gerbils, that this map may arise through systematic changes in the spatial encoding of frequency along the cochlea. Others have inferred from frequency tuning curves derived from auditory-nerve recordings in developing mammals and chicks, that the cochlear frequency-place map remains stable throughout development. We analysed frequency tuning curves obtained from gerbil spiral ganglion cells at a constant location within the basal cochlea, and report here that these cells undergo significant increases (up to 1.5 octaves) in their best-response frequencies between the second and third weeks of postnatal life. These recordings provide direct evidence for developmental changes in the tonotopic organization of the mammalian cochlea.     

脉动流对壁面边界层流动的数值研究

为了研究非稳态尾迹对平板表面流动和换热的影响,本文将非稳态尾迹引起的主流速度脉动简化为正弦变化,通过数值的方法研究了脉动频率和振幅对平板壁面边界层流动和换热的影响,研究结果表明:边界层内的速度、壁面温度、壁面摩擦系数和平均换热系数随着时间的变化做周期性脉动;边界层内流动与主流之间存在着相位差,壁面距离越小,相位差越大;边界层内的速度和壁面摩擦系数脉动幅度的大小与主流脉动频率和振幅成正比;壁面温度和壁面平均换热系数的波动大小与主流脉动频率成反比,与脉动振幅成正比,当主流脉动频率和脉动振幅增加到一定值后,靠近壁面的地方出现回流,回流强度与脉动频率和振幅成正比。     

基于液芯柱透镜测量随浓度变化的液相扩散系数：方法综述

液相扩散系数是溶液浓度的函数D(c)，通常采用浓度配对法、Boltzmann-Matano(BM)图解法、Hall解析法和多项式数值逼近等方法测量D(c)关联式.文章在综述以上几种测量方法的基础上，重点介绍了测量D(c)关联式的一种新方法，即BM半解析法. BM半解析法基于液芯柱透镜测量扩散过程中溶液浓度的空时分布函数cexpt(x, t)s，结合Hall解析法以及BM图解法，能够快速、准确、稳定地测量D(c)关联式.用BM半解析法测量了葡萄糖水溶液在室温下的D(c)关联式，采用时域有限差分法(FDTD)求解Fick扩散方程，计算了不同D(c)关联式下扩散浓度的空时分布函数，计算结果与实验浓度分布函数cexpt(x, t)s进行了分析比较.结果表明，采用FDTD计算并比较实验扩散浓度空时分布的方法，为实测D(c)关联式的正确性提供了一种有效的判断手段.     

高效脉冲填料塔性能的研究

为开发高效萃取设备,采用３０％的ＴＢＰ－煤油／ＨＡｃ／水体系,研究了装填ＱＨ－１填料的脉冲填料塔的流体流动和传质性能。实验中采用置换法测量分散相存留分数,浓度剖面法测量传质性能。结果表明,脉冲的加入使传质效率提高一倍左右,表观传质单元高度可达０．１８ｍ,而液泛速度最多下降不超过３０％。根据实验数据回归了计算特性速度和表观传质单元高度的经验关联式,并对传质方向对流体流动特性的影响进行了讨论。     

组织化学方法研究豚鼠耳蜗的组织结构

以豚鼠为材料,用苏木素伊红、硝酸银、锇酸、网状纤维、神经纤维、高尔基体、乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、酸性磷酸酶、细胞色素氧化酶等染色方法,证实了毛细胞为耳蜗的功能活动中心。卜契氏(Boettcher's)细胞与毛细胞的组织化学反应基本一样。在亨生氏(Hensen's)细胞中有脂肪滴存在。螺旋韧带表面覆有假复层上皮并有血管伸入。     

Outer hair cells in the mammalian cochlea and noise-induced hearing loss

Hair cells in the mammalian cochlea transduce mechanical stimuli into electrical signals leading to excitation of auditory nerve fibres. Because of their important role in hearing, these cells are a possible site for the loss of cochlear sensitivity that follows acoustic overstimulation. We have recorded from inner and outer hair cells (IHC, OHC) in the guinea pig cochlea during and after exposure to intense tones. Our results show functional changes in the hair cells that may explain the origin of noise-induced hearing loss. Both populations of hair cells show a reduction in amplitude and an increase in the symmetry of their acoustically evoked receptor potentials. In addition, the OHCs also suffer a sustained depolarization of the membrane potential. Significantly, the membrane and receptor potentials of the OHCs recover in parallel with cochlear sensitivity as measured by the IHC receptor potential amplitude and the auditory nerve threshold. Current theories of acoustic transduction suggest that the mechanical input to IHCs may be regulated by the OHCs. Consequently, the modified function of OHCs after acoustic overstimulation may determine the extent of the hearing loss following loud sound.     

舌体一维传热模型解析解及舌温与血液灌注率的关系

结合中国传统医学理论，以猪舌为实验对象进行了生物传热的研究与计算．采用药物进行“动物造模”改变舌体的血液灌注率，测得不同血液灌注率下相对应的舌面温度，首次得到舌血液灌注率与舌面温度之间的函数关系．对猪舌动、静脉的血气分析，计算得到了舌体的代谢热．根据舌体的传热特点，以实验数据为依据，对Pennes模型进行简化，建立了舌一维传热方程，并获得其在不同血液灌注率下的解析解，结果表明，通过一维传热模型求解所得到的舌面温度与实验值基本吻合．此研究提供了较准确的生物物性参数，并为生物传热模型的建立与计算提供了方法和经验．     

三种大管径翅管式换热器传热与阻力特性的试验研究

为考察不同翅片形式以及管排数对空气侧强化传热的影响，分别对9排和12排带平直、开缝、纵向涡3种翅片形式共6个翅片管换热器元件空气侧的传热及阻力性能进行了试验研究，发现开缝翅片管换热器的传热性能高于带纵向涡翅片管换热器和平直翅片管换热器，但阻力相应也增加，带纵向涡发生器的翅片传热性能略低于开缝翅片，但阻力却只比平直翅片稍大，这表明采用这种翅片形式可获得较好的综合性能．不同管排数的同一片型换热器的努塞尔数及阻力因子相差很小，可以认为与管排数无关．在试验的雷诺数范围内针对各个试件整理出了传热和阻力的经验关联式，可为相关的理论研究和工程应用提供参考．