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激光多普勒技术的发展自1964年首次应用于测流体速度以来,将近50年了。在这期间,激光多普勒技术发展迅速,现在已经广泛应用于航天航空、能源、工业、水利、医学等各个领域。在国外,激光多普勒技术发展较为领先,现已研制出了应用于许多领域的各种激光多普勒相关仪器,其仪器的水平也较为领先,且这种技术在国外得到了不断的普及、应用和发展。在国内,激光多普勒技术发展相对较为落后,自制的相关仪器较少,技术也相对较为落后,而大部分仪器或技术主要是从国外引进的,尤其是对于国内的激光多普勒技术在教学领域的应用,几乎是一片空白。目前,国内应用于教学的激光多普勒仪器数目少、种类少、原理复杂、且功能简单,不便于教学使用。为了解决这一问题,通过利用迈克逊干涉仪光路结构和参考光模式,以及相关光电技术、电路技术、及检测技术研制出一种原理简单、功能齐全、不仅能定性的演示模拟,还能定量分析的,便于教学使用的激光多普勒实验仪。
全文共分七章,第一章简述激光多普勒技术的研究背景、发展现状、存在问题及研究的目的和意义。第二章介绍激光多普勒检测技术基本检测原理和检测方法,并主要从外差检测法中的参考光模式、单光束-双散射模式、双光束-双散射模式三种模式介绍检测方法,且对三者进行比较分析。第三章主要从实验仪的总体设计思路、总体设计原则、基本体系结构、技术路线及器件选择等方面介绍仪器的设计方案。第四章介绍的激光多普勒实验仪的光路设计,实验仪光路主要是采用外差检测法的参考光模式,适当结合迈克逊干涉仪光路结构而设计。同时介绍光拍检测基本原理,分析其光拍的高频特性和低频特性。第五章主要从实验仪的基本硬件结构和光电检测系统、信号除噪系统、信号输出系统、控制及显示系统、及仪器具体结构等方面详细介绍。第六章介绍激光多普勒实验仪的实验结果及分析情况,其实验结果主要通过示波器图形和实验数据的形式进行输出显示,并将其与SR780频谱仪检测结果进行对比分析。分析结果显示本文设计的激光多普勒实验仪是可行的,且其检测结果误差较小,在实验允许的范围内。第七章对论文进行总结并展望今后的发展情况。
通过实验研究与设计,已经研制出一种教学使用的激光多普勒实验仪。这种实验仪原理简单,容易让学生理解,便于教学使用,它不仅能演示模拟激光多普勒效应,便于学生定性分析,而且可以定量的测量数据,便于学生定量分析激光多普勒效应。