激光多普勒测速实验虚拟仿真及硬件改进

针对传统激光多普勒测速实验系统中硬件采样率有限及多普勒信号自动化处理性能较弱的问题,本文开展了实验系统虚拟仿真及硬件改进.利用Unity 3D和Matlab Apps对实验内容及其信号处理方法进行了建模,通过虚拟仿真的开发,学生可更深入地了解实验系统的细节;采用LabVIEW编程和数字示波器组建了便捷的自动化高速数据采集系统,将现有实验系统硬件的采样率从50MSa/s提高至2GSa/s,并能够利用软件实现多种自动数字化处理流程,如数字滤波和自动化测量等,提升了实验系统性能,为教学内容和实验系统的设计及建设提供了参考.     

EAST装置微波反射成像系统光学性能评测

用宽为1cm的金属反射平面对EAST装置上96道(极向12道×径向8道)微波成像反射计的前端接收光路的道间距和探测光斑半径进行了测试,结果与仿真结果较为一致。用极向旋转的金属轮面作为反射面,研究了非理想光学条件下反射面旋转所引入的多普勒频移,结果与模拟值吻合。     

BOPPPS模型在大学物理课程中的实践探索

本文针对大学物理课程的特点以及传统教学模式中存在的问题,将BOPPPS模型引入到大学物理的课程教学中,并以多普勒效应为例,设计了微课教学.将学生的学习方式由被动接受转变为主动探究,有效地提升了学生兴趣及课堂效率,使学生能够深刻地领会和掌握抽象的物理概念,并能够将相关理论知识应用到工程实践中去,对提高教学质量具有一定的参考价值.     

多角度复合的超声多普勒矢量血流成像

血流速度的精确测量对于研究心血管疾病和动脉粥样硬化斑块的形成至关重要,传统的彩色多普勒方法局限于获得沿超声束的速度分量,难以描绘复杂的血流运动.本文提出了一种多角度复合的超声多普勒方法,结合多角度复合技术来提升速度估算的准确度.该方法可以获取复杂血管内较为精确的二维速度矢量,实现血管内动态矢量血流成像.仿真结果表明,多角度复合有效地减小了速度估算的误差,提升图像的质量.颈动脉分叉仿体成像实验表明,该方法可以获得较为清楚的血管内速度矢量图像.定量分析结果表明5个角度复合方案能够准确估算血管内流量.本文提出的多角度复合的矢量多普勒具有可视化复杂血流和计算血流动力学参数的能力,在矢量血流成像方法中有重要潜力.     

激光大气运动参数测量技术研究进展及展望(特邀)

飞机大气运动参数(如空速、迎角、侧滑角等)由传统机载大气数据系统测量得到,传统大气数据系统存在测量失灵、空速管结冰等诸多性能缺陷,已不能满足现代飞机对机动性、可靠性、安全性、舒适性、经济性等性能要求,为克服传统大气数据系统的缺陷,国外率先开展了激光方法测量大气运动参数.本文介绍了激光大气运动参数测量技术的原理及实现的两...     

一种激光外差多普勒玻璃厚度测量方法

提出了一种应用激光外差测量技术结合激光多普勒技术的玻璃厚度测量方法.论述了该方法的理论依据,并结合实际应用介绍了外围硬件电路的设计方法,运用Matlab软件结合FFT技术进行了数值仿真实验,结果表明该方法在测量1~10 mm的平板玻璃时,误差小于1%.     

二维粗糙海面散射回波多普勒谱频移及展宽特征

基于二维线性海面模型及粗糙面电磁散射的一阶小斜率近似公式,研究了海面回波各阶多普勒谱的频移特性,得到了多普勒谱频移所对应的理论公式,与经典多普勒频移公式相比考虑到了风速、大尺度波浪轨道运动等因素对多普勒谱频移的影响;同时根据粗糙面的双尺度模型,基于多普勒谱频移的物理机理,给出了求解散射场多普勒谱展宽的理论公式.最后将理论公式计算所得结果与模拟结果及实测数据进行了比较,讨论了风速、入射波频率及入射角等因素对多普勒频移及多普勒谱展宽的影响.通过比较可以发现,给出的理论公式可以对多普勒谱频移和展宽进行一定程度的预测. 关键词： 粗糙海面 电磁散射 多普勒谱     

激光多普勒测速仪中散射光特性的研究

后向散射光特性与多普勒信号的质量密切相关。为了设计高性能的激光多普勒测速仪,运用散斑理论详细分析了激光多普勒信号的强度与散射光斑大小的关系,结合泛函理论给出了计算多普勒电流的散斑表达式,并通过实验的方法研究了回波信号的偏振特性及其强度分布。理论分析与实验结果表明,激光多普勒信号的强度与接收器件光敏面的直径成正比,与光斑的直径成反比;选用光斑较小的圆偏振激光束,并用光敏面尺寸较小的探测器在镜面反射方向上接收信号光,可以大大提高多普勒信号的信噪比,增强系统的探测能力,为提高系统的测量精度创造有利的条件。     

基于模拟乘法器的超声多普勒黏度测量实验系统

基于模拟乘法器的超声多普勒黏度测量实验系统以落球法为基础,以频移信号处理电路和数字存储示波器作为数据测量单元的核心,根据多普勒效应原理准确地测算出落球的终极速度,进而得出液体的黏度.该系统可以开展与多普勒效应相关的设计性实验.实验过程中信号的转换、传输及数据测量清晰明了,利于培养学生的综合实验能力和创新能力.     

锶原子多普勒冷却温度的测量

在实现基于碱土金属锶原子(5s2)1S0→(5s5p)1P1的多普勒冷却实验基础上,分别采用短程飞行时间法和原子吸收膨胀法,测量了锶原子同位素88Sr(玻色子)冷原子团温度约为9 mK,87Sr(费米子)冷原子团的温度在2 mK左右,并结合多普勒冷却极限温度理论对实验结果进行了分析.为下一步1S0→3P1的窄线宽冷却提供了良好的基础.