用超声光栅测液体中声速的理论与实验研究

描述了平面超声波在液体里传播形成超声光栅的原理；根据非理想流体对应的连续性方程和Lorentz-Lorenz定律，推导了液体光栅中液体密度与折射率的周期性变化规律，表明液体密度和折射率变化满足相似的驻波方程；根据推导的结果描绘了几个特殊时刻的驻波波形、液体密度、折射率周期性变化之间的关系曲线；进而由折射率周期性变化规律分析了超声驻波自身像的形成原理，并给出了CGS型超声光栅声速仪利用超声驻波自身像测量声速的方法与实验结果．     

超声光栅衍射测量液体中声速的研究

介绍超声光栅的形成原理，解释如何利用超声光栅衍射来测量液体中的声速；通过水和乙醇中的声速测量，分析和比较实验结果，得出相应的结论，同时也提出其他的测量方法进行比较：对基于超声光栅衍射测量液体中声速的理论，给出一些讨论和思考。     

激光衍射法测量低频液体表面波的参量

实验中实现了液体表面波光栅的光衍射,得到了稳定、清晰的衍射图样。改变表面波振幅,发现了各级衍射条纹的强度变化。理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光强度和表面波振幅以及条纹的空间分布和表面波波长的关系。提出了测量液体的表面张力系数、表面波振幅、波长及波速等表面波参量的方法。该方法具有实时、无损和简单实用的特点。     

超声光栅的形成机理

对超声光栅的形成机理作了理论分析，指出一维运动的超声波进入液体经金属反射板反射形成驻波，使液体的密度、折射率和相位等物理性质产生周期性变化，而形成超声相位光栅     

用超声光栅仪测量液体浓度

把酒精作为研究对象并且逐步的改变其浓度，利用产生超声光栅的原理测量必要的物理量，再进一步的计算出超声波声速，最后利用所计算出的速度与浓度的关系来实现对液体浓度的定量分析，从而实现超声光栅仪测量液体浓度的目的。     

超声光栅

利用激光光源,可以对超声光栅的衍射现象实现大屏幕显示。本文介绍了在基础物理实验室中,对超声光栅衍射现象进行大屏幕显示的实验装置,以及利用这种装置测定透明液体中声速的原理和方法。     

液体体积弹性模量与矿化度关系测量实验研究

介绍了采用超声光栅效应测量液体体积弹性模量基本原理,设计组装了实验测量装置,测定了在不同矿化度下液体体积弹性模量.根据实验数据分析了液体体积弹性模量的变化规律、在同一温度时水溶液体积弹性模量随着矿化度的变化规律.实验表明:随着矿化度的增大,液体体积弹性模量会先增大后减小.     

液体黏度和表面张力对雾化颗粒粒径的影响

针对工业技术中的液体雾化过程,探讨了液体自身的物理性质如黏性力、表面张力等对雾化效果的影响情况.采用二流外混式雾化器对N46机械油与150号齿轮油等不同黏度的液体及不同表面张力的液体进行实验,采用CLY-2003型激光粒度仪测量雾化后的粒径及其分布情况.测试结果表明,黏度和表面张力都是阻碍表面波振幅增大的因素,在相同的雾化压力下,黏度和表面张力大的液体雾化颗粒粒径相对较大,即雾化效果相对较差.     

液体表面波衍射条纹强度不对称性与频率的关系

采用激光衍射法获得了低频液体表面波衍射条纹,并对衍射条纹强度不对称性的影响因素进行了分析,发现其明显程度随表面波频率的增大而非线性增加。自组实验测量系统、自行设计实验方法获得液体表面频率在160Hz-250Hz变化时的衍射图样,利用光强分布软件对所得图样进行处理得到了衍射条纹强度不对称性与表面波频率的关系,实验与理论吻合。     

激光衍射法测量液体的表面张力及界面张力

基于低频液体表面波的光衍射原理,提出了一种测量液体表面张力及界面张力的光学方法。系统地建立了测量理论,并给出了解析关系。实验上观察到高清晰的液体表面波衍射条纹,讨论了由衍射条纹测量液体特表面张力及界面张力的具体过程,给出了测量结果。本方法具有实时、非接触的特点。     

液体体积弹性模量与温度关系测量实验研究

介绍了采用超声光栅效应测量液体体积弹性模量基本原理,设计组装了实验测量装置,并设计了在同一矿化度时体积弹性模量随温度的变化规律和在同一油水比时体积弹性模量随温度的变化规律.实验表明:液体体积弹性模量与温度关系都是线性的,只是斜率不同.     

水下声信号激发表面波衰减系数测量

建立了一个简单,可行的光学系统用于探测低频水下声信号。激光斜射到有表面波存在水面时,观察到了清晰、稳定的衍射图样,发现衍射图样具有明显的非对称性;且这种非对称性具有普遍的适用性。理论上得到了衍射光场光强分布的解析表达式。结果表明,衍射图样的非对称性与液体表面波的衰减系数有关。根据提出的方法可实现液体表面波衰减系数的便捷测量;且结果是很准确的。     

基于频闪激光光栅条纹的发动机叶片曲面测量

航空发动机叶片的点云数据三维重建是叶片加工和修复的必要步骤,为此提出一种基于频闪激光光栅条纹的叶片曲面重构方法.频闪激光光栅投射装置投射出的光栅条纹具有高精度、高分辨率和高亮度的特性,且条纹刷新快.使用相位–高度测量模型,通过标定得到频闪激光光栅投射装置到相机的距离和到参考平面的距离.首先,用量块的高度测量实验,验证了测量系统的精度,均方根误差(RMSE)为0.07 mm;其次,实现发动机叶片曲面的测量.实验结果表明:将频闪激光光栅条纹用于叶片曲面测量可以得到很好的重构效果.     

激光超声检测表面硬度分析

和传统的压电技术相比,激光超声系统具有不需要耦合剂、非接触、以及能对曲面和复杂形状的几何形体进行检测等优点近年来,在无损检测领域内得到了广泛的应用文中介绍了利用激光超声来确定表面硬度的方法表面波的传播具有纵波和横波的特性,实验结果表明,表面波波速随硬度的增加而降低轴类零件在交变载荷下工作时,其表面要比心部承受更高的应力,表面硬化是为了增加其强度、硬度、抗疲劳强度硬化层的特性通常由其硬度和深度来表征对表面波来说,可以通过改变其波长的方法来改变它的贯穿深度,从而测取表面硬度的深度函数表面波波速的精确测量是无损检测表面硬度和深度的前提,其精度要求表面波相速的变化小于２％由于激光超声具有很高的时间和空间分辨率,能对表面波声速进行精确的测量通过对硬度分别为５８Ｒｃ和２５Ｒｃ的样品的实验,表面波速度变化不超过０．０７％（５８Ｒｃ）和０．１４％（２５Ｒｃ）通过分析测定硬度和表面波波速两个独立实验的结果,得出了两者之间的线性关系虽然两者的关系的确切联系尚未清楚,但是可以依据实验测量ＳＡＷ速度及硬度的值并运用到表面深度的无损检测中     

基于激光衍射法的水下低频声源的深度探测

为了探测水下低频声源的深度,基于声光衍射效应及润湿效应建立了可升降的光学探测系统。实验中,在自然水面放置一个铝制圆柱体,由于润湿效应导致被测液体表面发生弯曲,从而使水下低频声信号传播到水-空界面产生液体表面波。当激光斜入射到液面时,表面波对其进行振幅和相位调制,实现低频声波的声光衍射,实验上可观察到清晰、稳定的衍射图样。结果发现:改变声源深度,可得到不同声源深度的衍射图样。理论上得到了经表面波调制后衍射光场分布的表达式,基于对衍射图样的分析,推导出表面波振幅的解析式。对不同深度下声源激发产生的表面波振幅进行数值拟合,得到表面波振幅与声源深度的解析关系式,发现表面波振幅随声源深度的增加而减小,从而实现了对声源深度的探测。     

液体体积弹性模量与油水比关系测量实验研究

介绍了采用超声光栅效应测量液体体积弹性模量基本原理,设计组装了实验测量装置。根据实验数据分析了液体体积弹性模量的变化规律。实验研究内容包括在同一温度时油水混合液体积弹性模量随油水比的变化规律。实验表明:随着油水比的增大,液体的体积模量也是先增大后减小。     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

质子交换膜燃料电池堆内温湿度测量方法进展

分析了燃料电池堆内温度及湿度测量的要求和难点,总结目前燃料电池堆内温度和湿度的实验测试手段和方法,其中温度(场)的测量方法包括微型热电偶(阵列)、热电阻(阵列)、红外热成像、光纤布拉格光栅及荧光测温法;湿度(场)的测量方法有气相色谱法、激光吸收光谱法、小微电子式湿度传感器及光纤布拉格光栅法.通过比较各类测量方法的特点,认为微型电子式传感器及其组合测量具有较好的推广前景,光纤布拉格光栅由于具有信号多路复用、抗电磁/化学干扰等特点,在未来会有较好的发展.     

应用弹性振子模型模拟声表面波在金属材料中的传播过程

基于激光超声的融蚀模型,将脉冲激光源等效为垂直力源,进而作为超声脉冲的激发源,建立弹性振子模型,采用弹性点阵的模拟方法对激光超声在金属材料中的产生和传播机理进行了研究。着重研究了不同的金属材料受到理想点源激发时,所产生的超声表面波的传播过程。针对同一激发源在铝和铜介质中的不同激发效率进行对比和分析,结果发现金属铝中传播的声脉冲相比于铜介质具有更大的振幅与较快的速度。     

不同工作模式下激光熔化沉积过程熔池演变数值研究

激光熔化沉积工艺中有连续波(continuous-wave,CW)和脉冲波(pulse-wave,PW)两种激光模式.基于Fluent针对熔池瞬态运动和传热传质建立了三维对称数值模型,通过求解VOF(volume of fluid)连续方程追踪沉积层自由表面,分析了不同激光工作模式下熔池的演变过程及上表面波动规律,对熔...