第Ⅱ類超導體中磁通運動的電壓噪聲譜分析和動力學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類超導體中磁通運動的電壓噪聲譜分析和動力學相變”?；谖ㄏ蟮腉L理論和Langeyin磁通運動模型，通過對Ⅱ類超導體混合態(tài)中磁通在磁場及電流作用下運動的電壓噪聲譜分析和動力學相變研究，進一步探索Ⅱ類超導體中磁通重新排序的性質(zhì)。以分子動力學方法模擬計算二維無序釘扎系統(tǒng)中磁通運動的速度，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曲線可看出當驅(qū)動電流FL=0.8，磁場Fvv0=0.03和0.1時，磁通運動分別處于脫釘態(tài)和塑性流。當Fvv0=0.5，磁通運動處于塑性流和近晶流動力學相變點Fp°當Fvv0=1.5時，磁通運動處于近晶流和彈性流動力學相變點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動的電壓噪聲頻譜。計算結果表明，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關系。并隨著外加磁場增加而減小。磁通運動在動力學相變點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。而對應的NBN峰值頻率位置fp(NBN)向高頻移動。這一結果與實驗結果完全吻合。計算了在不同高驅(qū)動力下磁通

4、運動的窄帶噪聲頻譜。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)表明層狀超導體中運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。以上模擬結果與實驗結果完全吻合，并能解釋磁通整體運動的微觀圖像。 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、感器探頭的結構。利用成像原理得出了反射式光纖聲傳感器的光強度調(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)并對其進行了測試。實驗首先測量了光纖聲傳感器光強(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)與輸入電流的關系，發(fā)現(xiàn)兩者呈良好的線性關系；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，發(fā)現(xiàn)低頻響應還不是很理想，但高頻響應相對來說比較好；接著我們又改變光源的強度，對傳感器的響應特性進行分析，發(fā)現(xiàn)光源的光強度越高，傳感器輸出的信號就越強。但為了不損壞管子，將工作電流設定為最大允許值的一半，對于本實驗選定的LEDIm=50mA；然后，對傳聲器靈敏度進行了測量，結果表明，固定輸入信號的頻率在1kHz，傳感器輸出信號的強度隨著測試信號的