压电陶瓷堆位置对郎之万换能器内部损耗的影响

压电陶瓷堆位置是郎之万换能器优化设计的一个重要对象,人们对其研究较多但结论并不一致。文章主要考虑压电陶瓷的机械损耗及介电损耗,分析了恒振幅输出时这两种损耗与压电陶瓷堆位置的关系,并通过引入负载系数探讨了不同负载情况下压电陶瓷堆位置对郎之万换能器内部损耗的影响。分析结果表明,对于不同的负载,压电陶瓷堆均对应一个最佳位置,此时换能器的内部损耗最小,且随着负载的增大,这一最佳位置逐渐向换能器的节点位置靠近。可见,压电陶瓷堆位置的优化设计与实际负载密切相关,以往关于该问题的不同结论源于其仅针对某种特定负载分析而得。

道义朋友三五人——严济慈与郎之万的故事

1931年12月1日,在北平(今北京)出版的《中法大学月刊》(1卷2期)登载了11篇文章,其中第一篇是我爷爷严济慈写的《郎之万教授的生平及其在物理学上的贡献》(图1)[1]。紧接着,《科学》15卷12期(1931年12月)配上“编者按”再刊此文。《科学》杂志的编者按这样写道:“郎之万教授为此次来华国际联盟会教育考察团四人中之一人。已于本年10月到京,爰将严君济慈此文急为登出,以飨读者。”

螺旋叶片转子超声电机运动特性分析与测试

为了提高超声电机的疲劳寿命及驱动能力,提出一种利用郎之万振子纵向振动与螺旋形叶片转子相结合构造的旋转型超声波电机结构,从转子叶片受振动端面的纵向振动作用出发,分析了叶片接触点的运动轨迹方程,并对该电机的驱动机理及转子运动特性进行了理论分析,得到了电机驱动力、驱动力矩、瞬时转速与平均转速与电机参数之间的关系;制作试验样机并进行了实验测试,获得了振子端面振幅、预紧力与电机空载转速、扭矩之间的关系;当驱动电压为220 V,振子端面振幅为11.15·m;预紧力为150 N时,最大空载转速为147 r/min;预紧力为250 N时,扭矩最大为225 N·mm。

行波型超声直线送料器振子阻抗匹配研究

阻抗匹配是超声波换能器应用和提高超声波换能器性能的关键技术之一。为了研究阻抗匹配对超声波直线送料器性能的影响,制作了一种利用2个郎之万振子分别作为激振器和吸振器从而在输送梁上生成行波,进而形成对物料输送能力的新型超声波送料器。该文主要研究这种送料器系统的吸振振子的阻抗匹配问题,分别制作了矩形截面细长梁和圆形截面细长梁的超声波送料器样机并进行了试验,实测了阻抗匹配的效果及其对送料器输出性能的影响。实验证明,对于Ⅰ型送料盘电感L=18.7 mH,电阻R=15 kΩ;Ⅱ型送料盘L=15.2 mH,R=35 kΩ时实现了阻抗匹配。两种送料盘在阻抗匹配时输送效果最佳。

一种新型实用的超声雾化器的研制

针对普通高频超声雾化器的缺点,设计了一种新型实用的雾化器。该雾化器采用郎之万型换能器,稳定性好,可靠性高,可大功率作业,提高了单个雾化头的雾化量。并且人为地打破了雾滴粒径与工作频率的约束关系,虽然频率降低了,但仍然能实现超细雾化,具有很好的实用价值。测试结果表明,该雾化器产生的雾滴粒径小于100μm,并且粒径在5μm左右的雾滴占28%,雾滴在空中停留时间超过1min。本文还找到一种控制雾滴粒径的简单有效方法,即采用一层金属丝网作为雾化面,可根据实际需要产生理想粒径的雾滴。

初中化学课本中十位化学家简介

法国物理学家、教育家,科学史家郎之万(Langeyin 1872—1946)曾尖锐地批判在科学教育中,只向学生灌输科学知识的教条主义、形式主义的方法。他还提出克服教条主义、形式主义的两条改革途径:一是提早开设和加强实验课的教学;二是必须以一种依赖历史的、动的概念代替那种死板的、静的概念。

国际知名大科学装置ILL和ESRF建设经验及其启示

作为重大科技基础设施,大科学装置是我国建设世界科技强国的“国之重器”。目前,我国4个国家综合性科学中心均将建设重大科技基础设施集群作为建设发展的重要内容。本文对法国劳厄-郎之万中子研究所(Institute Laue-Langevin,ILL)和欧洲同步辐射光源(European Synchrotron Radiation Facility,ESRF)两个国际知名大科学装置的建设发展进行了深入的案例研究,从多个国家共建共管、采用理事会管理架构、持续推进装置改造升级、开放共享广纳贤才、促进基础研究与产业的无缝对接、构建和谐共生的创新生态聚落等方面,总结了其建设发展经验。在此基础上,从探索多主体参与的新型组织模式、建立与国际接轨的管理运营架构、支持保障设施的持续升级改造、建立灵活开放的引才用才机制、畅通基础研究到产业的发展通道、打造开放合作共促共进的创新生态等方面,具体分析了ILL和ESRF为我国大科学装置建设发展带来的启示。

基于深度能量模型的低剂量CT重建

降低计算机断层扫描(CT)的剂量对于降低临床应用中的辐射风险至关重要,深度学习的快速发展和广泛应用为低剂量CT成像算法的发展带来了新的方向。与大多数受益于手动设计的先验函数或有监督学习方案的现有先验驱动算法不同,本文使用基于深度能量模型来学习正常剂量CT的先验知识,然后在迭代重建阶段,将数据一致性作为条件项集成到低剂量CT的迭代生成模型中,通过郎之万动力学迭代更新训练的先验,实现低剂量CT重建。实验比较,证明所提方法的降噪和细节保留能力优良。

粒子在拥挤环境下的亚扩散：示踪粒子与拥挤粒子的尺寸影响

利用二维体系下的朗之万动力学模拟研宄了示踪粒子直径为σt在拥挤剂直径为口。的环境下的扩散行为．发现在中等时间尺度下示踪粒子的扩散行为与示踪粒子与拥挤粒子的直径之比6相关，6在一定范围下，单纯的拥挤效应可以使示踪粒子表现出亚扩散行为．进一步发现粒子的亚扩散行为是由于拥挤剂对其的“笼闭效应”．亚扩散指数OL随着体系粘度以及拥挤程度而下降，在6=1时取得最小值αmin=0．75．长时间尺度下，示踪粒子表现出正常扩散行为．6〈1时，粒子的扩散系数与粒子大小无关，δ〉1时，扩散系数对随拥挤剂粒子增加而增加．本研究有助于进一步了解蛋白质、DNA、核糖体等生物大分子的扩散行为的物理本质．

基于磁纳米测温的弱磁信号检测系统

肿瘤热疗是一种癌症治疗的新型手段,近年来,利用磁纳米粒子进行温度测量成为研究热点,利用其磁化信号可实现非侵入式温度测量.本系统由磁场探测装置、信号放大电路、数据采集系统和软件处理系统等4部分构成.首先,在研究分析的基础上,选用感应线圈式磁场探测装置,并在此基础上构建了等效电路模型,同时辅以差分线圈以剔除激励磁场信号的影响;其次通过对信号放大电路的仿真结果分析,发现采用级联的方式可以降低总噪声;然后用数据采集卡采集放大后的信号并通过数字相敏检波算法提取幅值;最后通过在Lab VIEW平台开发的软件从软件层面进一步消除激励信号的影响,通过对实验数据的分析,很好的证明了系统的可靠性.

严济慈:历史不会忘记的名字

在即将迎来中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年前夕,仅以此文纪念那些曾经做出卓越贡献的科学家!

基于磁性纳米颗粒的温度测量理论模型误差研究

磁性纳米颗粒温度测量技术是一种新型、非接触式磁学测温方法,可以实现肿瘤热疗法中的在体温度实时监测等极端条件下的温度测量,但该技术伴随的温度测量误差问题,严重制约其在更多领域的应用和推广.针对这一问题,从郎之万函数泰勒级数展开式的不同展开项、激励磁场幅值、信噪比三个方面,并通过仿真和实验,分析验证了不同项数的泰勒级数展开项数对温度误差的影响.结果表明,利用五项泰勒级数展开项数逼近郎之万函数,增加激励磁场强度,提高信噪比等方法,能够从理论上解决磁性纳米颗粒温度测量误差较大的难题.

不同pH环境下二价离子对聚电解质链的影响

基于郎之万动力学方法,研究了不同pH环境下二价反离子对半柔性聚电解质链构象变化的影响。聚电解质用粗粒度的珠簧模型表示,在pH-pK>0时,回转半径几乎不变,随着pH-pK值的降低,聚电解质链的回转半径减小并且逐渐发生了缩合。在实验中,通过改变Mg^2+介导下DNA溶液的pH环境,对DNA进行了原子力显微镜扫描成像,发现DNA在中性和弱酸性环境中保持自由松散状态,当pH降低到4以下,即酸性变强时DNA逐步缩合成球状并达到稳定,这一结果与模拟结果一致。

历史上的今天

1787年3月16日欧姆定律是德国物理学家欧姆的诞辰。欧姆最主要的贡献是发现了欧姆定律。1900年3月19日物理学家约里奥出生于巴黎。约里奥是著名的郎之万教授的得意门生,在居里夫人的实验室工作,后来成了居里夫人的女婿,并改名为约里奥·居里。约里奥不仅继承了居里夫妇这一荣耀的姓氏,同时也继承了他们的事业。1934年约里奥夫妇用α粒子轰击铅、硼、镁,产生了人工放射性物质。

学科史函授教学的探索—中学教师应该学习学科史

通过给中学教师、函授生(绝大多数是中学教师)讲授数学史课,在实际教学中,着眼于解决实际问题,注意探索史料内容的取舍,几年来有一定收益。现对如下几个问题做以探讨。在六十多年前,法国著名物理学家保罗、郎之万(paul lange vin)就明确论述科学史的教育价值。1922年,他在法国教育馆做了具有重要影响的《论科学史教育价值》的讲演。

多目标跟踪中求解数据互联问题的模拟扩散网络体系结构

在多目标跟踪情况下求解数据互联问题要求计算把第i个量测分配给第j个目标的概率β~j。先前,我们曾提出一个根据分层的、异步(序列的)博尔兹曼机的并行结构估计互联概率。本文介绍具有随机神经元的这种结构的有效模拟实现。用矢量郎之万方程描述这种网络的动态,结果网络近似为一个真正的具有潜在快速收敛性的同步博尔兹曼机。在分层的两维网络中,概率β~ji渐近地等于量化的神经元输出vij的激活频率。描述了近似真正互联概率的设计准则。分析了在有界区域内表示为扩散过程的每一个随机神经元的暂态和稳态性能。把分层扩散网络的性能与理论的极限作了比较,也同异步博尔兹曼机的性能进行了比较。

有限多孔介质诱导活性哑铃的聚集行为

自然界的许多活性物质都处在复杂的环境中,例如动物群体穿过丛林、微生物在土壤中迁移、细菌被设计用于感知肿瘤的多孔环境等.活性物质在复杂环境中的行为是一个值得探究的课题,在生物物理、医疗工程、工业领域具有可观的应用意义.本文用活性哑铃代表细菌等具有形状各向异性的活性物质,采用郎之万动力学模拟,研究它们渗透有限多孔介质的行为.研究发现在低温和适当的活性力下,活性哑铃能在介质内外聚集并形成4种稳定的聚集结构.4种聚集结构分别是中空巨聚集、介质内中空聚集、密实巨聚集、介质内密实聚集.定向运动的持久性决定了活性哑铃的聚集程度.4种聚集结构的密度、极性序参量、热力学温度在介质内外的分布有明显的区别.本研究结果有助于进一步理解活性物质在复杂环境中的生命活动,为微流器件的设计、药物的输运等医学操作提供新的思路.

时间非对称分数阶类Langevin棘齿

本文将细胞内环境假定为分数阶牛顿黏弹性体并建立了单位质量的一维线动分子马达的时间非对称分数阶类郎之万棘齿模型,其中的周期势函数是空间对称的,而用于刻画ATP水解反应引起的环境波动的则是无偏的时间非对称类郎之万噪声.然后本文将模型转化为离散映射以便进行计算机模拟.最后本文以Logistic映射所生成的类郎之万噪声为例简单模拟了模型的定向输运行为.各参数情形下的模拟结果均显示:无需势函数的空间对称破缺,时间非对称的类郎之万噪声已足以引起模型的定向输运.负向的输运行为应归因于Logistic映射的两个不稳定不动点的非对称分布.因此,尽管模拟结果同整数阶模型相比并无本质区别,但分数阶模型对于分子马达的噪声整流机理的刻画却无疑更接近实际情况.