单活塞线性斯特林制冷机由于其降温速度快、质量小和可靠性高等特点，目前正广泛用于红外探测器中，但是由于压缩机运行时产生的振动会严重影响探测器成像质量，所以在振动抑制方面动力吸振器的使用成为单活塞线性压缩机的最佳减振方式。基于此，本文首先论述了动力吸振器在单活塞线性压缩机减振方面的作用，并举例介绍了当前单活塞线性压缩机用动力吸振器的基本结构。为了不失理论分析的一般性，在动力吸振器与压缩机振动模型的理论计算中引入了几个重要的无量纲参数。最后在此基础上，利用 Matlab软件对动力吸振器与压缩机模型进行振动幅频特性仿真。
单活塞线性压缩机 动力吸振器 理论设计 Matlab仿真 single-piston linear compressor, dynamic vibration
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
涡旋波束携带的轨道角动量(OAM)模态在通信容量提高、同时同频多路信息调制等领域具有重要的应用前景,但涡旋波束经复杂介质环境后会造成波束场幅度和相位扰动,进而引起信道串扰、高误码率等问题。基于ResNeXt网络,提出了一种基于实测涡旋波束扰动场的图像,识别扰动场OAM谱分布的方法。以涡旋贝塞尔波束入射玻璃板的实验图像为例,利用所提方法进行OAM谱识别,对于不同入射方向情况下的场幅度图像,通过优化后的ResNeXt网络获得了透射场的OAM谱分布结果,对识别结果进行谱分布重构,并与数值计算结果进行对比,分析误差。结果表明,优化后的ResNeXt网络可以有效地识别出穿过玻璃介质之后的入射角为0°~45°的贝塞尔波束的透射场OAM谱分布,由于谱分布的弥散程度随着入射角度的增大而增大,与理论计算结果相比,主模相对误差亦随角度的增大而增大,但最大不超过22.86%。
光通信 涡旋贝塞尔波束 轨道角动量 螺旋谱 神经网络 透射场 中国激光
2021, 48(17): 1706003
在直线压缩机的应用中, 柔性弹簧在活塞轴向周期运动中维持其径向无偏移, 它能控制压缩活塞与汽缸之间的微小间隙, 从而实现了活塞与汽缸之间无油润滑的气体间隙密封技术。本文基于对柔性弹簧及其叠装组件的有限元分析, 分析不同柔性弹簧厚度、叠装片数、叠装间距等布置方式对柔性弹簧轴向和径向刚度的影响, 特别对叠装组件的抗弯性能进行了建模分析。分析得出的结论可以用于指导柔性弹簧叠装组件的设计, 可以有效提高叠装组件在直线压缩机上的径向支撑性能。
柔性弹簧 有限元分析 空间布置方式 抗弯性能 flexure spring, component finite element analysis,
线性压缩机目前是长寿命斯特林制冷机和高温斯特林制冷机常用的压缩机。本文首先分析了阻尼系数在压缩机运行过程中对压缩机的影响, 然后对线性压缩机阻尼系数测试方法进行了理论分析, 最后对昆明物理研究所线性压缩机的阻尼系数进行了测试分析。通过理论分析给出了线性压缩机的阻尼计算方法, 并搭建真空实验平台测试出压缩机的阻尼系数。对昆明物理研究所 SCI09H制冷机的线性压缩机和 SCI15H制冷机的线性压缩机进行了阻尼测试, 测试结果表明不同线性压缩机的阻尼系数并不完全相同。
线性压缩机 阻尼系数 测试分析 linear compressor, the damping coefficient, experi
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春 130012
2 吉林大学分子酶学工程教育部重点实验室, 吉林 长春 130012
3 吉林省实验中学, 吉林 长春 130022
β-胡萝卜素广泛存在于植物体中, 是典型的线性多稀分子, 具有重要的生物功能。 由于β-胡萝卜素是碳碳单、 双键（C—C, CC）交替的短链共轭多稀分子, 含有大量离域的π电子, 具有重要的光电特性。 根据Andreas等对拉曼散射强度的研究, 当激发光波长落在分子的电子吸收带时, 会产生共振拉曼效应, 能使拉曼光谱强度提高106倍。 利用共振拉曼光谱技术, 测量了β胡萝卜素分子及胡萝卜、 青萝卜、 白萝卜肉质直根不同部位其拉曼光谱, 发现含β-胡萝卜素较高的胡萝卜的拉曼光谱与β-胡萝卜素的吻合很好。 Gellerman等研究表明, 样品浓度与拉曼峰强成正比关系, 从拉曼光谱中容易发现三种萝卜的光谱强度纵向根头到主根及横向表皮到根芯逐渐降低, 且青萝卜和白萝卜拉曼光谱强度都很低, 并在碳碳单键的振动峰处发生峰劈裂。 分别计算了碳碳单键和碳碳双键与碳氢键拉曼强度比, 三种萝卜的ICC/IC—H随着测量部位（横向和纵向）的不同变化幅度接近: 胡萝卜的表皮和根芯纵向的变化率分别为A1=0.213 3和A2=0.215 9, 青萝卜表皮外和里的变化率分别为B1=0.219 1和B2=0.211 4, 白萝卜表皮外和里分别为D1=0.223 9和D2=0.224 1; 而对于IC—C/IC—H随着测量部位不同其变化率相差很大: 胡萝卜的变化率a1=0.212 1和a2=0.232 4, 青萝卜的变化率b1=0.263 5和b2=0.268 7, 白萝卜的变化率d1=0.369 0和d2=0.304 9。 对比发现三种萝卜的碳碳单键与碳氢键振动强度比随着测量部位的不同变化幅度相差很大, 而从碳碳双键与碳氢键振动强度比发现三种萝卜中不同部位的β胡萝卜含量有相似的分布。 这是由于青萝卜和白萝卜中β-胡萝卜素的含量少, 随着测量部位的不同C—C伸缩振动峰发生峰劈裂, 即在1 130和1 156 cm-1处出现两个振动峰, 经过计算和分析这两个峰都属于碳碳单键的伸缩振动峰, 且随着β-胡萝卜素含量的减少C—C整体的强度降低, 劈裂的新峰峰强度却有增加的趋势, 这使得原峰位的峰强度大幅度降低, 这与计算IC—C/IC—H的结果一致, 不同品种的萝卜中β-胡萝卜素含量随测量部位的不同变化幅度截然不同。 因此, 当样品中β-胡萝卜含量较少时, 利用CC振动峰峰强度同时分析样品不同部位的β-胡萝卜素含量分布变化会更准确。 同时, 研究和了解萝卜中不同部位β-胡萝卜素的含量为日常消费和膳食营养提供了很好的理论依据。
β-胡萝卜素 紫外可见吸收光谱 共振拉曼光谱 碳碳双键 β-carotene UV absorption spectroscopy Resonance Raman spectroscopy Carbon-carbon double bond
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
基于电磁场的矢量波函数展开方法和不同坐标系中矢量波函数转化关系,得到了圆对称矢量贝塞尔涡旋波束的圆柱矢量波函数展开系数;结合电磁场边界条件,获得了圆对称矢量贝塞尔涡旋波束以任意方向照射均匀单轴各向异性介质层的反射场、透射场和内部场的展开系数;数值计算了沿波束传播方向横截面上的入射、反射和透射电场强度分布以及xOz平面内传播路径方向的总电场强度分布。结果表明,圆对称贝塞尔涡旋波束入射单轴各向异性介质的反射场基本保持同心圆环结构,但强度分布不再呈圆对称;透射场出现两束交错折射光,总电场强度轮廓显著扭曲。
物理光学 贝塞尔涡旋波束 矢量波函数展开 反射和透射 单轴各向异性介质
对气动分置式膨胀机振子进行运动分析和实验验证，说明随气动杆面积增加，振子相角减小、振幅增加；将直连结构与气动杆结构制冷机性能进行对比，介绍了阶梯轴面积比会影响制冷机的压缩机和膨胀机匹配，实际研发中应结合压比、相角、振幅几方面确定阶梯轴面积；分析了阶梯轴结构膨胀机的宽频工作特性。
斯特林制冷机 气动膨胀机 阶梯轴结构 振子振幅 振子相角 stirling cryocooler pneumatic driver stepped-rod stroke phase angle
不同气动膨胀机与直线压缩机适配过程中必然带来的两个动力学问题是：膨胀机固有频率、运动阻尼的改变。针对这两个因素对制冷机制冷性能的影响进行了试验研究(充气压力为1.8MPa)＋试验表明：膨胀机固有频率、运动阻尼对直线压缩机的共振频率的影响较小，可忽略不计；存在一个最佳激力比(即激励力与膨胀机固有频率之比，约为O.7)使得制冷机制冷性能最佳，此比值在一定范围内受膨胀机运动阻尼的影响：最佳激力比随膨胀机运动阻尼的增大而减小。
气动膨胀机 固有频率 运动阻尼 pneumatic expander natural frequency motion damp
斯特林制冷机的性能测试结果是判定制冷机是否合格的重要依据。建立由软件和硬件相结合的自动测试系统，可实现多通道同时测试，实现数据的采集、存储和计算。自动测试系统的应用将极大的提高测试工作效率，实现测试数据的完整性和连续性。
斯特林制冷机 性能测试 自动测试系统 Stifling Cooler performance test Automatic Test System
1 哈尔滨工业大学,超精密光电仪器工程研究所,黑龙江,哈尔滨,150001
2 哈尔滨工业大学,航天学院通信工程系,黑龙江,哈尔滨,150001
为了精确地描述激光外差干涉在高加速度超精密测量中加速度对位移测量精度的影响机理与规律,建立了高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型.通过分析测量棱镜三维运动对多普勒频移的影响,推导出高加速度激光外差干涉位移测量模型.理论分析和仿真实验表明,当测量加速度为9m/s2,匀加速运行的位移为500mm时,由于加速度变化引起的相对论性效应对测量精度的影响为5nm.高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型的建立,可提高激光外差干涉在高加速度超精密测量中的测量精度,为激光外差干涉在高速和超高速测量领域的应用提供了理论依据.
外差干涉 超精密测量模型 加速度 高速测量
