第七节 应用物理学
50年代,哈尔滨工业大学冯辰北,发现很多人研究阻尼线圈对动态稳定性影响,而没得
出明确结论。有人甚至认为阻尼线圈时间常数比励磁线圈小得多,电阻则大得多,转子滑率
很小时,阻尼线圈异步功率也很小,对动态稳定性的影响似乎可以忽略不计。实际上这种概
念根本不正确。苏联曾试验一系列汽轮发电机失磁后的异步工作状态,充分证明低滑率时,
阻尼线圈能产生很大异步功率。阻尼线圈对动态稳定影响的经济、技术意义促使冯辰北寻找
具体计算方法。冯辰北从理论分析中得出结论,即阻尼线圈异步功率一部分被励磁线圈异步
功率抵消,这证明阻尼线圈对动态稳定的影响很大。
哈尔滨工业大学赵智大、N·B·巴比契、郭军等利用哈尔滨工业大学高压试验室条件,
用市场购买的器件,试制高压一次过程电子示波器成功。
哈尔滨工业大学侯镇冰,根据驻校苏联专家B·И·包布利克的有关报告,推导热场分析
基本公式,将热场计算法用于金属切削加工。侯镇冰得出结论,认为保证工件表面不烧伤而
要求提高生产率时,应首先提高机床、工具、工件组合的刚度,从而提高横向送刀量,其次
是提高工件和砂轮的速度。侯镇冰反对缩小砂轮直径,主张切削深度尽量小。
哈尔滨工业大学解广润,发现直接连于架空线路的电机没有可靠防雷方式,雷击事件非
常严重。解广润设计新的铁丝网防雷方案,比防雷变压器更有效。铁丝网仅长100米,能使6
.6千伏级及11千伏级电机耐雷指标达1180年,3.3千伏级电机耐雷指标达37年。
哈尔滨工业大学解广润,研究旋转电机的过电保护。经验证明,经由变压器连到架空线
上的电机尤其是架空线上有避雷线时,雷害事故较少。解广润比较苏联和中国过电压保护规
范后发现,苏联容量15000千伏安以上电机必须经变压器,而中国大约50%电机直接连到架空
线路上。解广润在高压实验室,将避雷器的残压(波长为40微秒)直接加到变压器的初级,
不考虑初级导线的波阻作用,结果,变压器作用完全等于一个电感,不是象很多研究者认为
的那样是变压器工频漏感,而是等于变压器高频漏感,后者仅相当于前者的1/4。解广润认
为,为保护电机不受雷害,必在电机母线上加装保护电容。
哈尔滨工业大学解广润,哈尔滨电业局王绍棋、吴欣然,制定哈尔滨地区送电线路防雷
措施。针对电业部门很多人主张把45°~50°避雷线保护角改小问题,解广润认为布尔格道
尔夫关于雷绕过避雷线直击导线的或然率与保护角公式原是根据苏联线路运行经验总结得来
,主要在40°角以外适用,在45°~50°角未必适用,因此,不必将保护角改小。解广润也
不支持各地电业部门正在计划或已经将很多66千伏旧式木杆送电线路改为充分利用木绝缘线
路的行动,并用例子证明自己的见解。解广润认为各地电业部门计算错误主要来自两个方面
:一是利用布尔格道尔夫公式,二是没考虑铁拉线的存在。实际上铁拉线是一种自然接地。
解广润等还建议将过江段三根备用导线与避雷线相连,以便提高过江塔防雷能力。
70年代,黑龙江大学徐兰许、陈震,结合电学、电子学、逻辑学的研究,研制出电子断
发引信,弹雷引信,开拓了电子引信在常规兵器中的应用,详细研究了电子元器件的低温特
性,解决了用普通电池使电子引信的-40~40℃全天候工作的难关。
哈尔滨大学刘安亭、李治唐、张永昌等设计成PXT-1型数学信号发生器,该仪器由能产
生10Hz~1MHz的RC正弦信号发生器和能测试频率为10Hz~1MHz的数字频率计构成,同时还具
有10Hz~1MHz连续可调的脉冲信号输出。信号发生器和数字频率计可同时使用,又可单独使
用。数字频率计除自测外,还可对外测量,故该仪器是一台数字化的综合性通用仪器。
黑龙江省电子研究所吴玮、耿力力、王仁伟运用电热远红外线加热原理烘干木材。任务
由黑龙江省经济计划委员会下达,确定延寿县木器厂、海林县板椅厂为协作厂。按照物理学
原理,凡有机分子均能共振吸收一定波段的红外辐射,而远红外线辐射光谱正好覆盖木材和
水的主吸收峰(带),发射与吸收妥为匹配,可充分利用红外辐射能。吴玮、耿力力、王仁
伟设计烘干炉,主辐射器表面温度达300~400℃,红外线辐射效率大于60%,辐射照度均匀,
脱水1000克耗电1度。
这一时期,哈尔滨工业大学激光专业有四项成果获1978年黑龙江省科学大会奖,它们是
:(1)徐宽、毕彦勋等研制成激光铅直仪,并用于省电视台高层建筑建造中,确保了工程实
施。这是黑龙江省首次将激光技术用于高层建筑中。(2)哈尔滨工业大学激光教研室高惠德
、韩雅轩等为省医院研制两台激光眼科治疗机,用于临床,效果良好。(3)哈尔滨工业大学
激光专业谭铭文、毕彦勋等与丹东手表厂合作研制的“宝石轴承打孔机”,解决了丹东手表
厂宝石轴承打孔问题,具有当时国内先进水平。(4)王斌、徐宽等研制成防爆准直仪——用
于煤矿等有易然易爆气体地下开采作业,首次在鸡西煤矿现场应用。
80年代,哈尔滨船舶工程学院张唯设计固体火箭发动机,发现实验中常常出现初始压力
峰。张唯认为,现代高性能固体火箭发动机装填密度很高,通气截面很小,因此,出现严重
的侵蚀燃烧,成为引起压力峰的重要原因。为了设计发动机时计算方便,张唯根据内侧表面
燃烧装药通道内一维燃气流动基本方程,将假设适当简化,分析侵蚀燃烧压力峰形成过程,
给出较清晰图形和物理描述,提出侵蚀燃烧压力峰变化过程近似计算法,采用电子计算机完
善设计。
哈尔滨工业大学激光专业张福泉、刘蓬梅等研制成功热管式冷却连续CO(2)激光器,部
级鉴定为国内首创,获国防科工委重大科技成果三等奖。
大庆石油学院和林源石油化工厂潘秉智、袁荣坤、张敬武、吴国忠发现影响工业设备和
管道保温散热损失因素很多,而且都随时间不断变化,因此,实际保温散热是非稳态传热过
程,又因生产现场条件复杂富瞬变性,也势必给准确测试造成困难,但潘秉智、袁荣坤、张
敬武、吴国忠还是利用林源石油化工厂锅炉车间至催化车间汽压机过热蒸汽专用管线,用表
面温度法和电流密度法进行现场实验,测试19次,取得2140个数据,按照热平衡原理,给出
过热蒸汽总焓降计算公式,以过热蒸汽的焓降为标准值,进行误差分析
哈尔滨工业大学田恩瑞、吴杰、皮名嘉用热扫描红外技术无损检测固体发动机药柱界面
的粘接质量。田恩瑞、吴杰、皮名嘉不用恒温法而选瞬态热扫描法,将一个辐射强度不变的
点热辐射源,对被检物体表面匀速扫描加热,用一个与点辐射源相对位置固定并与热源同步
的红外探测器扫描检测物体表面的温度,获得物体表面的温度分布。田恩瑞、吴杰、皮名嘉
采用自制红外无损探伤机,让扫描驱动电路控制机械扫描装置,待测药柱和记录纸纸筒做同
步匀速转动,热源(红外聚光灯)、红外探测器和记录笔沿药柱的轴向匀速转动,使探伤一
举成功。不仅检出药柱与包复层间的脱粘,还检出气孔、涂胶和包复层的厚薄。
哈尔滨工业大学耿完桢、姜铃珍、吕其昌、洪晶等研制成检测固体发动机药柱界面粘接
质量装置。在真空罐内采用激光全息二次曝光法,对内部脱粘、气泡、杂质等缺陷实行精确
检测,其结果准确无误,并制成检测样机用于生产厂家,受到好评。
哈尔滨船舶工程学院罗振群、张唯发现国内外测定固体推进剂燃速技术,虽有超声波、
微波、X射线、声发射等等,但所制装置一般成本都高,设备复杂,操作不便,限制了应用。
于是利用药条燃烧的火光聚射到光敏二极管,再转换成电信号,从而启动计时装置,制成直
观数字显示燃速仪,工作效率比靶线式燃速仪提高近10倍。
黑龙江省电子技术研究所吴玮、耿力力对一只隔热而吊挂在红外加热设备中的电加热红
外辐射器,忽略不计热传导作用,只考虑辐射传热和对流传热,纳入能量守恒方程计算。结
果不论加热功率和辐射面积、加热功率和表面温度、表面温度和辐射面积三者哪一种情况,
只要它们不变化,辐射传热功率总是增加。吴玮、耿力力根据得出的结论,进行脱水实验和
辐射照度测量,确认加热器表面涂敷红外涂料,虽然引起表面温度降低,但却使比辐射率增
大,因此,仍是增大红外辐射功率的有效措施。同年,他们把物料表面的空气压力降到大气
压以下用远红外辐射源进行干燥,开发负压远红外干燥技术,经绥化鞋植厂试验比较,用热
风干燥室干燥桦木鞋植,夏季需35天,冬季需45天,改用负压电热远红外木材干燥炉,则干
燥时间缩短1/5~1/8。
哈尔滨工业大学郭重雄、南大鹏、朱春良用超声波检验小型固体火箭发动机的药柱。郭
重雄、南大鹏、朱春良使用充油聚焦干耦合探头,不沾水,不沾油。机械扫描装置带动药柱
转,探头则沿药柱轴向平动,发射探头射出超声束穿过药柱在药柱后表面上聚焦。接收探头
输出的电信号经外差选频放大、检波和滤波,经微型电脑做信号处理,由笔式记录仪记录检
测结果。超声波法能同时检测包复层脱粘和药柱内部缺陷。
哈尔滨工业大学王琪、马祖光等在全国光电对抗与无源干扰学术报告会上,发表题为《
用于光电对抗的可调谐(可变频)激光器研究》论文,获大会优秀论文奖。
哈尔滨船舶工程学院张唯发现含铝推进剂固体火箭发动机常在喷管喉部发生沉积,可能
会使喉部型面变坏。张唯联想到现代固体火箭发动机常采用含金属填加剂的固体推进剂,沉
积现象相当普遍,便着手查核影响喉部沉积的因素。张唯对喷管喉部进行传热分析,计算沉
积层与喷管喉部截面的温度场变化,根据不稳定传热模型,列出不稳定传热偏微分方程组,
采用有限差分方法借助电子计算机进行数值分析,计算结果与实验规律相符。
哈尔滨船舶工程学院邱海明发现以配置闭环系统极点的方式来设置系统,需要把系统矩
阵化成可控标准型,过程比较复杂。对多输入系统来说,用状态反馈进行极点配置途径本来
不是唯一的,却没利用这种不唯一性对状态反馈矩阵进行选择,也没用这种选择影响状态的
时间特性,这是必须克服的缺陷。邱海明从闭环系统矩阵的特征值和特征矢量出发,直接用
约当标准型和特征矢量矩阵设计控制系统。由于可以对系统闭环矩阵的特征矢量进行局部配
置,从而能影响状态的时间特性。
哈尔滨船舶工程学院樊羚珂发现很多技术领域应用卡尔曼滤波理论,而工程水声方面却
用得不普遍。实际上,海洋噪声和声信号在海洋信道中的传输正需要这种理论。樊羚珂从事
被动测距声纳研究,从理论上推出测距公式,然而实测距离值竟同真实距离值偏差几倍乃至
几十倍,樊羚珂自然想到让卡尔曼滤波器来平滑这种起伏。樊羚珂给出卡尔曼滤波器的数学
模型,选取距离的倒数为变量满足要求的线性观测,使模型以较高的精度跟踪一般的机动目
标。
哈尔滨工业大学光电子技术专业张福泉、刘蓬梅等研制成功高重复率小型TEACO(2)激
光器,通过部级鉴定,为国内领先水平,获航天工业部科技进步二等奖。
哈尔滨船舶工程学院罗振群,发现国内计算固体推进剂燃烧产物平衡组成多采用平衡常
数法和最小自由能法,不是难以设定初始值,就是迭代次数高。罗振群一反自由能法选取单
质元素作为系统组成基本组分的直观方式,把产物中含量较高组分(不论元素还是化合物)
作为基本组分,从基本方程出发,运用数学推演,通过正方子阵和逆矩阵,推导布林克莱公
式,编制布林克莱算法源程序及框图,用有牌号的聚硫橡胶推进剂为例做计算,与最小自由
能法比较,程序简单,迭代计算收敛快。
哈尔滨工业大学阮尚弘、赵世杰、王少青应用激光全息二次曝光法对玻璃钢筒的质量,
实行了成功的检测。采用压力加载法准确地检测缺陷位置,估算其大小,计算了样品的杨氏
模量,与样品实际相符。
哈尔滨师范学院崔学好用电子辐照改善硅功率器件的性能。依据的原理是:电子射线可
使硅晶体中产生一些缺陷,这些缺陷构成了少数载流子的复合中心,使得少数载流子的复合
率增加,寿命缩短,从而可以改善硅功率器件的频率特性及其它方面的性能。工艺简单,且
可大幅度提高成品率,有明显的经济效益。
哈尔滨师范学院张永昌等研究了微机在铁路罐车石油计量中的应用,在微机的键盘上输
入几个原始数据,其它工作全部由微机完成,实现了计量工作自动化。方案实施采用把各种
车型体积表以顺序文件的形式存在软盘上,由于体积表中数据量庞大,为了压缩数据量采用
插值法。哈尔滨师范大学王信宝、杜钦江研制成一种测量受迫振动相频特性的简易方法和装
置,可以把策动力的频率充分调低(从0.2Hz~1.6Hz)。用此装置组合的受迫振动仪再配
合数字毫秒计等仪器,可以测出弹簧振子受迫振动的幅频特性及相频特性曲线,解决了测量
相频特性的困难。
哈尔滨工业大学激光专业有两项成果经部级鉴定,并获国防科委重大科技成果奖:(1)
高惠德、王骐等研制成功高重复频率YAG激光器,主要指标为国内先进水平,获1982年国防科
技重大科技成果三等奖,撰写的论文获哈尔滨优秀科技论文二等奖。(2)于俊华等研制成功
He—Ne激光器选频预调腔技术,达到国内先进水平,获1982年国防科委重大科技成果三等奖
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