“挡光条+光电门”测速的系统误差及修正后的应用

“挡光条+光电门”是高中物理测速的常用方法,用该设备进行“验证机械能守恒定律”实验时,存在较大的偏差。用激光切割机切出不同宽度的矩形挡光条重复实验,发现偏差大小与挡光条宽度有关。从原理上分析误差来源后,通过实验求出系统误差宽度减少量,修正后成功验证了机械能守恒定律。进一步实验发现,做“测量滑块的瞬时速度”时修正是必要的,做“验证动量守恒定律”时修正是非必要的。

挡光型可变光衰减器的衰减量构成研究

光衰减器在应用过程中,主要功能是保证光功率的有效衰减,隶属于无源光学器件范畴,在一些光纤系统指标测量等方面能够得到应用,保证通信系统中光信号功率等处于合理状态。从全光通信网络系统应用中能够看出,可变光衰减器能够将信道衰减增益等问题解决,保证衰减量处于合理状态。本文以实际研究工作为出发点,对挡光型可变光衰减器的理论内容进行总结,并根据具体试验内容,论述了挡光型可变光衰减器的衰减量构成情况。

气轨上瞬时速度的测量及挡光片的选用

利用DIS和不同宽度的条形挡光片,结合双光电门测量倾斜气垫导轨上滑块的平均速度,探究其和瞬时速度的关系,并用图像法求出瞬时速度。最终发现并非越窄的挡光片测量的平均速度就越接近瞬时速度,挡光片宽度为1 cm~4 cm、两光电门距离为2 cm~15 cm时,实验效果更好,测量结果更接近实际情况。

双挡光片法测定刚体的转动惯量

采用双挡光片对刚体转动实验的装置进行改进,从理论推导和实验验证分别探讨了双挡光片代替原实验装置中的单挡光片的可行性和实验结果的精确度,确定了双挡光片的挡片宽度Δs的取值范围,针对不同Δs的取值测量了所对应的角加速度及刚体转动惯量.

条形挡光片测速的误差分析及修正方法

在利用气垫导轨装置及配件进行的各类实验中,速度作为一个基本的待测量,其准确测量有着重要的意义.通常利用MUJ-6B通用计数器记录不同类型挡光片经过光电门的遮光时间,用游标卡尺测得遮光距离从而得到速度值.本文从光电计时原理分析了使用U形挡光片、计时方式2不会出现系统误差,而使用条形挡光片、计时方式1会出现较大系统误差的原因.我们进一步利用气垫导轨上两弹簧连接滑块做简谐振动模型的理论公式推导出条形挡光片遮光时被光电门"吞掉"的宽度,进而得到了速度的修正公式.此外,通过气垫导轨上的动量守恒实验从另外一个角度验证了速度修正方法的正确性.

一种新型挡光环的设计

传统形式的挡光环是将挡光环与遮光罩内壁垂直设置,文中设计的新型挡光环是将挡光环与遮光罩内壁倾斜设置,使入射杂光的反射光线和一部分散射光线在挡光环与遮光罩内壁所夹的空间内多次衰减无法出射,剩余的散射光线也大多逆向光学系统传播,大大消弱了到达探测器的杂散光。新型挡光环的倾角α要始终保持α>β(β为入射杂光与遮光罩内壁的夹角)的分布,才能避免一些照射到挡光环表面上的杂散光直接散射进入光学系统。文中以探测微弱星体的卡塞格林空间相机为例,在外遮光罩内部分别设置2种构型的挡光环,用T racepro软件进行建模与仿真,结果表明:采用新型挡光环的空间相机与采用传统型挡光环的空间相机相比,其探测的星等提高了4个等级。

红外焦平面杜瓦冷屏挡光环杂散辐射的抑制

从光学设计的角度出发,介绍了冷屏杂散辐射抑制的基本原理。基于几何光学的基本原理,应用ASAP软件的计算机仿真模拟手段进行实际的光学系统建模,在现有冷屏设计的基础上,仿真具有不同挡光环个数和不同开孔形状的挡光环的冷屏,分析筛选杂散辐射抑制效果最好的冷屏,在尽量减轻重量、减小体积的前提下,获得尽可能好的消杂散辐射效果。

SSRF前端光子挡光器的结构设计和热应力分析

光子挡光器是同步辐射光束线前端区的重要部件,其主要作用是阻挡高强度同步辐射.利用有限元分析软件ANSYS,对上海同步辐射装置(SSRF)前端光子挡光器,进行了精细的温度和热应力分析.分析结果表明,新设计的光子挡光器热应力水平有了显著的降低,提高了光子挡光器承受热负载的能力,满足SSRF前端部件的设计要求.

R-C系统外遮光罩挡光环的程序化设计及锥状内遮光罩的改进

基于几何作图法推导出R-C系统外遮光罩内挡光环顶点的坐标公式,利用C语言编程实现程序化设计挡光环。在中心遮光比确定的情况下,推导出内遮光罩的顶点坐标公式,并将通常使用的主镜一级锥状遮光罩改进为二级锥状遮光罩,以高速摄影系统的R-C型折反式主物镜为例,对其主镜和次镜内遮光罩进行设计,并给出设计结果。当轴角为70°,遮光罩为二级和一级时,到达像面的杂散光照度分别为1.0823×10-12W/m2和1.6614×10-10W/m2,相差二个数量级,证明改进的二级遮光罩优于一级遮光罩,能有效抑制杂散光。最后,设计了主、次镜间镜筒内壁上等高挡光环,进一步抑制了R-C系统的杂散光。

遮光罩和挡光环程序化设计的原理及实现

阐述了消杂光的遮光罩和挡光环的设计原理和思想,并基于自行推导的设计公式,提出利用程序计算来实现遮光罩—挡光环四种不同组合(圆柱状且挡光环等高布置、圆柱状且挡光环梯度布置、锥状且挡光环等高布置和锥状且挡光环梯度布置的遮光罩)的设计思想,并给出了设计实例以验证设计公式程序的正确性(与手工计算相比)。结果表明,在任意给定的挡光环个数和高度范围内,通过该设计程序可获得一系列遮光罩的长度和内径参数,再通过杂光仿真软件模拟,根据PST值可确定遮光罩的最佳参数。

SSRF活动光子挡光器的模拟与实验结果比较

介绍了上海光源插入件光束线前端区高热负载元件活动光子挡光器热缓释设计的数值模拟和实验结果。数值模拟与实验测量结果在10℃的误差范围内一致,且数值模拟结果都高于测量值。测量结果证明了挡光器热缓释设计中采用的数值模拟方法在直接冷却高热负载部件的应用中的可靠性和安全性。

全站仪在建筑挡光测量中的应用

探讨了全站仪在建筑挡光测量中的应用情况。

浅谈城市建筑挡光测量方法及防治对策

随着城市的发展,人们生活水平的提高以及人们法律意识的加强,人们对生活环境的要求也越来越高,导致越来越多的城市建筑挡光问题暴露出来,人们对建筑挡光测量的需求也在逐渐增加。本文对几种常用的挡光测量方法进行简述,同时也提出了建筑物挡光问题的一些解决思路。

城市居住建筑挡光测量方法的研究

文中就城市测量新领域———挡光测量分析了产生原因 ,介绍了城市挡光测量采用的方法 。

非等平面AlGaN紫外探测器阵列挡光技术研究

介绍了SiO2/PI1/Al/PI2挡光技术的原理及其制作工艺过程。通过采用SiO2/聚酰亚胺(PI1)/Al/PI2挡光技术,实现了真正意义上的日盲紫外成像。此技术主要应用于日盲型AlGaN紫外焦平面阵列。

CAE在同步辐射装置挡光元件设计中的应用

针对第三代同步辐射装置挡光元件承受极高热负载、设计难度大的问题,综述CAE在其设计中的应用情况:借助有限元分析可以获得挡光元件关键部件吸收体的最高温度和最大应力这两个最主要设计参数;通过计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件模拟可以获得吸收体中冷却管道的对流换热与流动阻力特性参数;采用热弹塑性有限元分析可以获得用于低周疲劳寿命预估的吸收体热应力应变迟滞循环.下一步工作将围绕当今研究的核心问题——基于低周疲劳的设计准则展开,包括同步辐射高热负载作用下低周疲劳裂纹的起裂寿命和扩展寿命预测,以及吸收体倾角、表面光滑度、冷却管道排布等对寿命的影响.这些研究均需要充分利用CAE的强大分析功能.

上海光源前端高热负载挡光器的结构设计与优化

为了有效处理上海光源前端挡光器接收的高热负载,研究了挡光器的结构设计及其优化方法。选用高导热性、高强度的GlidCop AL-15制造挡光器吸收体,采用直接水冷和掠入射结构提高其热缓释能力。以对流换热系数和压力降为评价指标,选用佩图克方程和达尔西-韦斯巴赫方程优化冷却水路,通过热分析得到了不同参数下挡光器的温度和热应力分析结果,从而确定了挡光器的结构设计优化参数。优化后挡光器的水路直径为6mm,水路到光照面的距离为9mm,光照面接线处圆角≥2mm,且水路与光束方向基本平行。与初始结构相比,优化后挡光器的最高整体温度和最高冷却壁温度分别下降约8%和1/4,最大等效应力降低了1/2左右,完全满足上海光源前端部件的设计要求。目前,应用优化参数设计的挡光器已应用于上海光源实际工程中。

SSRF中高热载挡光器的热-应力分析

上海同步辐射装置(SSRF)为第三代同步辐射装置,其设计能量为3.5 GeV,最大流强为300 mA.SSRF中生物大分子光束线(U21)的前端区将接收总功率为4.36 kW、峰值功率密度高达44 kW/mrad2的光束.前端装置中的挡光器将阻挡全部的光束,所以挡光器的热-应力分析在前端区设计中是非常关键的.通过有限元方法,分析了挡光器在热交换系数为0.015 W/mm2、冷却水温度为30℃的工作条件下,挡光器的最高温度、最高冷却槽壁温以及最大热应力.分析结果得出挡光器的应力问题是挡光器设计的难点.为了减小挡光器工作时的热应力,对挡光器的结构进行了改进,并给出了其热-应力分析结果.

挡光片的宽度和振幅对阻尼振动半衰期测量的影响

在气垫导轨上探究弹簧振子的阻尼振动是普通物理实验中的重要实验,从实验上和理论上探究了挡光片宽度和振幅对半衰期测量的影响.研究结果表明实验测得的半衰期随着挡光片宽度的增加而线性增大,随着初始振幅的增大而减小,而且理论和实验符合的很好.该研究在指导学生正确地选取实验的初始状态,并正确地测量半衰期方面有一定的参考价值.

利用全站仪进行建筑挡光测量

该文介绍了用利用全站仪代替传统方法进行建筑物挡光测量的方法。