杜正婷,黄嘉译,孟 娜,方晨雅,吴锦春

为解决传统激光多普勒测速实验中设备成本高、操作门槛高、环境要求严苛等问题，本文结合新工科建设对实践教学的创新需求，本文设计并开发了基于自混合干涉的多普勒效应测速虚拟实验系统。该系统以 MATLAB GUI 为开发工具构建仿真模型，通过精准调控激光波长、光反馈因子等核心参数，模拟待测物体运动速度变化过程，利用快速傅里叶变换（FFT）算法提取多普勒频移信息，实现速度的高精度测量。仿真结果表明，自混合干涉的多普勒频移与物体运动速度均呈严格线性关系，与理论保持一致。该虚拟实验无需昂贵精密设备，硬件成本降低90%以上，可突破时空限制，将抽象物理原理可视化，不仅有助于学生构建系统化的知识体系、提升工程实践与问题解决能力，又能为科研前期参数优化提供高效验证工具，显著提升实验教学效果与可及性。

多普勒效应；速度测量；自混合干涉；虚拟实验教学

[1] 顾婉莹.基于激光自混合干涉的速度测量及其应用[D].东北石油大学,2018. [2] 应筱艳.基于虚拟仿真平台开展初中信息科技实验教学的实践探索——以“声控灯的设计制作”为例[J].中国信息技术教育,2025,(13):66-69. [3] 安甲林.基于激光自混合干涉的速度与距离测量研究[D].西安电子科技大学,2024. [4] 郭明磊,韩易霖,葛念博.基于MATLAB交互式绘图的傅氏频谱分析[J].兴义民族师范学院学报,2025,(01):114-118. [5] 钱嘉炜.激光多普勒测速系统设计及数据处理技术研究[D].电子科技大学,2025. [6] 张思妍.全光纤非相干多普勒测风激光雷达鉴频系统对比分析及频率校正方法[D].西安理工大学,2024. [7] 袁锦源.基于激光自混合干涉的速度和距离同步测量研究[D].湘潭大学,2024. [8] 闫艳霞,任景英.光反馈水平因子的测量方法研究[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2011,26(05):38-40. [9] 张海彤.基于激光自混合干涉的综合参数测量方法研究[D].天津理工大学,2020. [10] 孟宪乐,白文昊.虚拟仿真实验教学评价的指向､现实隐忧与规制之道[J].洛阳师范学院学报,2025,44(03):87-91.

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