空间自适应的被动声源定位系统的设计

传统的声源定位技术分为时延估计和空间定位两步,本文将几种经典的时延估计和空间定位方法加以整合与改进,提高了系统的实时性与抗干扰能力,创新性地提出并实现了根据声源位置变化而自适应调整麦克风阵列形态的定位系统,在不降低实时性的同时,有效地降低了定位误差。本文从定位精度、实时性和抗干扰能力三个方面对系统性能进行评估,实验证明:理想条件下,该声音定位系统的不确定度在4cm以内;对噪声和混响有较好的抵抗能力,在恶劣环境下不确定度不超过6cm;单次定位耗时0.5s,可以对运动声源或脉冲声源进行定位,有较强的实时性,可以适用于大部分应用场景。

实验室虹霓复现及仿真叠加装置

虹和霓是太阳光在雨后天空中的大量小水滴中发生折射与反射后形成的现象,具有重要的研究意义.本论文用直径合适且相等的实心匀质透明球代替水滴,用复色光源以合适的角度与距离照射,使虹、霓现象复现.在此基础上分别进行了单球、双球复现虹霓现象及多球实现虹霓叠加的实验,利用光谱分析技术测量复现出的虹霓光谱.本文所设计的装置集现象演示与参数测量于一体,在光学实验教学和科普教育中具有重要的实际应用价值.

不同pH值条件下多壁碳纳米管悬浮液光限幅特性的研究

采用强酸超声剪切技术对多壁碳纳米管(MWNTs)进行纯化和表面修饰,制备了功能化的多壁碳纳米管悬浮液。用波长为532nm、脉宽为6～7ns的Nd∶YAG调Q脉冲激光测量了不同pH值时样品的光限幅特性。结果表明,样品的光限幅特性主要来自于非线性散射,且pH值在2.6～12.3范围内样品的光限幅特性优于强酸强碱样品的光限幅特性。

MATLAB GUI在迈克尔孙干涉实验中的应用

迈克尔孙干涉仪在物理学中具有重要的地位,是许多近代干涉仪的基础.教学中常将迈克尔孙干涉实验分为等厚干涉及等倾干涉进行讨论,但实际上这两种干涉在一定范围内同时存在,学生学习时出现很多疑问.从理论上给出包含等倾干涉和等厚干涉的理论公式,利用MATLAB软件的GUI功能,设计了同时考虑两种干涉影响的仿真平台,仿真结果与实验观测的干涉图样一致且界面操作简洁、直观形象,有利于学生深刻理解迈克尔孙干涉实验的理论,有效提高教学效果.

多次聚合法制备多孔聚吡咯厚膜及其电化学容量性能

为了得到高面积比容量的聚吡咯(PPy)膜超级电容器电极材料,用多次聚合法合成了PPy厚膜,聚合电量分别为8、10和12mAh·cm-2,掺杂离子分别为氯离子和对甲基苯磺酸根离子(TOS-).PPy膜的电化学性能采用恒电流充放电、循环伏安(CV)和电化学阻抗谱(EIS)等方法测试.研究表明,多次聚合法可以制备表面平整且内部均匀多孔的PPy厚膜.在聚合电量为12mAh·cm-2时,用Cl-、TOS-两种离子掺杂的PPy厚膜的面积比容量高达5F·cm-2,并表现出理想的电化学容量性能.同时PPy-Cl厚膜的质量比容量达到330F·g-1,PPy-TOS厚膜的质量比容量略低(191F·g-1),但具有更快的充放电速率.与一次聚合法合成的PPy薄膜相比,多次聚合法合成的PPy厚膜的质量比容量没有降低.通过场发射扫描电镜(SEM)观察了一次聚合法和多次聚合法制备的PPy厚膜的截面形貌,并讨论了多次聚合法的合成机理.

纳米结构制备及硅单电子晶体管的研究

介绍了用电子束光刻、反应离子刻蚀方法制备硅量子线和用电子束光刻、电子束蒸发以及剥离技术制备纳米金属栅的工艺方法;用这种工艺在p型SIMOX硅片上成功制造了一种单电子晶体管;在器件的电流电压特性上观测到明显的库仑阻塞效应和单电子隧穿效应以及在固定的Vds电压下,源漏电流(Ids)随柵极电压(Vgs)变化的一系列周期变化的电流振荡特性。

基于Matlab图像处理的光学干涉实验测量研究

文章基于Matlab软件及图像处理技术,编写了简明且易于操作的GUIDE交互界面,对光学实验中静态实验测量和动态实验测量情况下拍摄的干涉条纹图样,分别进行计算处理并完成实验测量目标。图像处理程序采用了高斯模糊、二值化等方法凸显重要信息,利用算法构建表面三维图亦或实现条纹移动特征的探测、建立三维模型,精确计算出相应实验结果。此方法适用于各种复杂的实验测量情景,为光学干涉实验测量实验教学创新设计提供了一种可视化的思路。

基于智能手机的地球半径测量居家实验

本文是在新冠肺炎疫情的大背景下,基于智能手机设计了日落时差法、太阳仰角差值法和GPS定位法三种方法进行地球半径的测量,本文所提供的实验方法不需要专业的物理实验测量工具并可以居家完成,其中日落时差法和太阳仰角法测量得到的地球半径分别为6246km和6239km,测量的相对误差分别为2.0%和2.1%;GPS定位法中设计了同经度取点、同纬度取点和任意取点三种取点方法,测量得到的地球半径分别为6432km、6400km、6343km,测量的相对误差可以达到1.0%、0.5%和0.4%。本文所有方法的误差精度都可以满足基础物理实验课程设计的要求,GPS定位法的测量精度要明显优于日落时差法和太阳仰角法。同时本文还分析了各方法测量误差最主要的影响因素。

ZnWO_4纳米棒的可控生长及其光催化性能

以Na2WO4·2H2O和Zn(COOCH3)2·2H2O为原材料,采用水热法制备了具有优良光催化性能的ZnWO4纳米棒。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究了不同起始反应物比例(W和Zn的摩尔比)对反应产物的物相结构和微观形貌的影响;选择罗丹明B(RhB)作为降解目标物,研究了ZnWO4纳米棒的光催化性能。结果表明:反应物中,过量的WO2-4有利于ZnWO4纳米棒沿长度方向的定向生长及光催化性能的增强;W和Zn的摩尔比为1.5∶1.0时,反应制备的ZnWO4纳米棒在紫外-可见光催化反应10 min内,对RhB的降解率达到了96.5%。

眼镜度数简便测量及镜片面型判别

居家自主实验是疫情期间大学开展线上实验教学新的尝试和探索,眼镜度数测量及镜片面型判别是众多创新实验中的一个典型案例。眼镜度数一般是通过专业仪器测量,论文通过分析透射过眼镜的激光点位置会随眼镜的平移而移动这个现象,提出用激光笔和直尺来测量眼镜度数的居家简便测量方案。分析了激光入射角偏转对测量精度的影响并改进了实验方法,同时给出了镜片面型判别的方法。此外本文还采用Tracker视频分析软件来进一步提高测量精度,实现了居家条件下便捷准确测量眼镜度数和镜片面型的判定。

热处理对ZrO_2纳米粉末粒度和结构的影响

以氯氧锆、脲和氨水为原料，用化学沉淀法制作先驱体，然后热处理来制作纳米氧化锆粉末。所得到的沉淀物为非晶态，其差热分析结果显示，在300℃热处理即可得无定型氧化锆粉末，该粉末在450℃则完全晶化为亚稳四方氧化错相。同时，X射线衍射谱显示，在600℃以下热处理1h所得的氧化锆粉末为亚稳四方相，到700℃时开始出现稳定的单斜相，并且单斜相的含量随保温时间的延长而增加。用此方法制得的粉末为纳米相，粒径随热处理温度的增加而成二次函数关系增大，随保温时间的延长而成线性关系增大。

眼镜轴距与人眼瞳距便捷测量方法

当人眼的瞳距与其所戴眼镜的轴距不匹配时,看到的景物会变形、失真和模糊,造成视觉疲劳,对眼睛造成不可逆的伤害.本论文提出了采用激光笔、尺子和手机拍照的人眼瞳距与眼镜轴距的自主测量方案,通过分析光学成像原理,建立激光笔四种位置模式的眼镜轴距测量模型,给出眼镜两镜片度数相同和不同时的计算公式.搭建实验平台进行了实验,分析了影响精度的因素,并采用Tracker视频分析软件来进一步减小测量误差.最后,采用手机拍照来准确测量人眼的瞳距,从而实现了人眼瞳距与眼镜轴距的便捷测量,以及它们是否匹配的准确判别.

纳米结构的制备及其应用

介绍了用电子束光刻、反应离子刻蚀方法制备硅量子线、量子点的工艺方法;采用这种工艺在P型SIMOX(separationbyimplantedoxygen)硅片上成功地制造出一种单电子晶体管。