第Ⅱ類超導(dǎo)體中磁通運(yùn)動的電壓噪聲譜分析和動力學(xué)相變光纖聲傳感器的實驗研究.pdf

1、本論文工作包括兩個部分： 第一部分工作是“第Ⅱ類超導(dǎo)體中磁通運(yùn)動的電壓噪聲譜分析和動力學(xué)相變”?；谖ㄏ蟮腉L理論和Langeyin磁通運(yùn)動模型，通過對Ⅱ類超導(dǎo)體混合態(tài)中磁通在磁場及電流作用下運(yùn)動的電壓噪聲譜分析和動力學(xué)相變研究，進(jìn)一步探索Ⅱ類超導(dǎo)體中磁通重新排序的性質(zhì)。以分子動力學(xué)方法模擬計算二維無序釘扎系統(tǒng)中磁通運(yùn)動的速度，縱向電壓噪聲譜隨磁場和電流的變化規(guī)律。首先改變磁場(計算中改變磁通之間互作用力Fvv0=0.03，0.

2、1，0.5，1.5)，得到了不同磁場下的V-I曲線。由V-I曲線可看出當(dāng)驅(qū)動電流FL=0.8，磁場Fvv0=0.03和0.1時，磁通運(yùn)動分別處于脫釘態(tài)和塑性流。當(dāng)Fvv0=0.5，磁通運(yùn)動處于塑性流和近晶流動力學(xué)相變點Fp°當(dāng)Fvv0=1.5時，磁通運(yùn)動處于近晶流和彈性流動力學(xué)相變點Fm°隨后在一定的驅(qū)動力FL=0.8下，計算了在以上不同磁場大小時磁通運(yùn)動的電壓噪聲頻譜。計算結(jié)果表明，在低外加磁場和低驅(qū)動電流情況，出現(xiàn)低頻寬帶電壓噪聲(

3、BBN)，該BBN譜密度在小速度范圍內(nèi)譜為1/f關(guān)系。并隨著外加磁場增加而減小。磁通運(yùn)動在動力學(xué)相變點FP附近(Fvv0=0.5)電壓噪聲譜中低頻寬帶噪聲減小而在一特定頻率fp(NBN)出現(xiàn)一個窄而高的指尖形峰值信號，這就是洛倫茲形高頻窄帶噪聲(NBN)。當(dāng)外加磁場增大到熔化場Fm附近(Fvv0=1.5)，高頻窄帶噪聲峰值變高變尖。而對應(yīng)的NBN峰值頻率位置fp(NBN)向高頻移動。這一結(jié)果與實驗結(jié)果完全吻合。計算了在不同高驅(qū)動力下磁通

4、運(yùn)動的窄帶噪聲頻譜。發(fā)現(xiàn)由于磁通平移速度的周期性調(diào)制使得NBN呈現(xiàn)搓衣板形式。搓衣板NBN的出現(xiàn)表明層狀超導(dǎo)體中運(yùn)動的磁通格子存在有平移序的BG相。同時，搓衣板NBN的尖峰頻率間隔△fw(NBN)也隨驅(qū)動力的增加而變大。以上模擬結(jié)果與實驗結(jié)果完全吻合，并能解釋磁通整體運(yùn)動的微觀圖像。 第二部分工作是“光纖聲傳感器的實驗研究”。采用Y形單根多模反射式光纖傳感探頭，設(shè)計了一種新型的反射式光纖聲傳感器，Y型光纖耦合器的使用大大簡化了傳

5、感器探頭的結(jié)構(gòu)。利用成像原理得出了反射式光纖聲傳感器的光強(qiáng)度調(diào)制函數(shù)，根據(jù)薄膜振動理論得到了彈性膜片的固有頻率和基頻，從理論上研究反射式光纖聲傳感器的可行性。然后，研制了實驗型光纖聲傳感器系統(tǒng)并對其進(jìn)行了測試。實驗首先測量了光纖聲傳感器光強(qiáng)(包括發(fā)光管的發(fā)光功率、探頭輸出光功率、輸入光電探測器的光功率)與輸入電流的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)兩者呈良好的線性關(guān)系；其次同定光源為50mA，輸入信號200mV的正弦波，頻率為1KHz時，探測到的信號波形與輸入

6、信號波形完全吻合。保持輸入信號的電壓幅值，頻率從1KHz開始分別測量傳聲器的高頻和低頻響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)低頻響應(yīng)還不是很理想，但高頻響應(yīng)相對來說比較好；接著我們又改變光源的強(qiáng)度，對傳感器的響應(yīng)特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)光源的光強(qiáng)度越高，傳感器輸出的信號就越強(qiáng)。但為了不損壞管子，將工作電流設(shè)定為最大允許值的一半，對于本實驗選定的LEDIm=50mA；然后，對傳聲器靈敏度進(jìn)行了測量，結(jié)果表明，固定輸入信號的頻率在1kHz，傳感器輸出信號的強(qiáng)度隨著測試信號的