專利名稱：一種光線示波矢量合成圖線演示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光線示波矢量合成圖線演示
直O(jiān)
背景技術(shù)：
目前，在進行光電教學(xué)時，李薩如圖形的演示技術(shù)主要采用光線示波器，光線示波器是利用光線偏轉(zhuǎn)和感光來記錄一個或多個頻率在一定范圍內(nèi)的電量隨時間變化過程的儀器。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的演示技術(shù)具有以下缺點
采用光線示波器的演示技術(shù)不適用于具有刻度標尺及額定誤差的光線記錄，不能實現(xiàn)光線的X-Y的記錄，且不能使用測量機構(gòu)采用非電量驅(qū)動或陰極射線示波管的光線記錄示波器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是提供一種光線示波矢量合成圖線演示儀裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)不能實現(xiàn)光線的X-Y的記錄的缺陷。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提供了一種光線示波矢量合成圖線演示裝置，所述裝置包括一個光源，一個接收屏，用于形成正交磁場的兩對磁鐵，置于所述正交磁場內(nèi)的兩個正交的線圈，與所述兩個線圈固定的一個反光鏡，與所述反光鏡連接并使所述反光鏡懸置的金屬懸線；所述兩個線圈內(nèi)通有正弦電流，在所述正交磁場的作用下帶動所述反光鏡晃動；所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述反光鏡反射后投射到所述接收屏上；所述裝置還包括一個圖像采集與處理系統(tǒng)，用于采集不同時刻投射到所述接收屏上的光線的圖像， 對采集到的圖像進行合成處理，得到所述兩個線圈內(nèi)電信號的李薩如圖形并進行演示。其中，所述金屬懸線為鎳鉻金屬細絲。其中，所述光源采用由光強連續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光光源。其中，所述兩個線圈采用細的銅線均勻繞制而成。其中，所述兩個線圈內(nèi)通入的電流是頻率可調(diào)的低頻正弦波電流。其中，所述圖像采集與處理系統(tǒng)采用高速工業(yè)C C D相機對不同時刻投射到所述接收屏上的光線的圖像進行采集。其中，所述反光鏡采用重量輕的金屬片制成。其中，所述反光鏡采用錫箔制成。其中，所述磁鐵為徑向永磁鐵。其中，所述接收屏為毛玻璃屏。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)光線示波器一維電信號特性分析，還可以通過二維面振動實現(xiàn)光電信號的矢量合成軌跡圖形，穩(wěn)定性好，精度高，結(jié)構(gòu)簡潔易行，可操作性強；且無復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，成本低；另外，本發(fā)明不僅可用于光線矢量的合成演示，還可當作電流計來用。


圖1是本發(fā)明實施例的一種光線示波矢量合成圖線演示裝置的結(jié)構(gòu)圖2是本發(fā)明實施例中光線投射到接收屏產(chǎn)生的光斑被CCD采集并經(jīng)圖像處理后輸出的李薩如圖形。其中，1 接收屏；2 光源；3 反光鏡；4 金屬懸線；5、6 形成正交磁場的兩對磁鐵；7:圖像采集與處理系統(tǒng)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明實施例的一種光線示波矢量合成圖線演示裝置如圖1所示，包括一個光源 2，一個接收屏1，用于形成正交磁場的兩對磁鐵5、6，置于所述正交磁場內(nèi)的兩個正交的線圈，與所述兩個線圈固定的一個反光鏡3，與所述反光鏡3連接并使所述反光鏡3懸置的金屬懸線4 ；所述兩個線圈內(nèi)通有正弦電流，在所述正交磁場的作用下使得線圈受力不均而運動，反光鏡3也隨著線圈運動，從而使得光線在X-Y軸上同時運動；所述光源2發(fā)出的光線經(jīng)所述反光鏡3反射后投射到所述接收屏1上；所述裝置還包括一個圖像采集與處理系統(tǒng)7，用于采集不同時刻投射到所述接收屏1上的光線的圖像，對采集到的圖像進行合成處理，得到所述兩個線圈內(nèi)電信號的李薩如圖形并進行演示。本實施例中，所述金屬懸線4為鎳鉻金屬細絲；所述光源2采用由光強連續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光光源；所述兩個線圈采用細的銅線均勻繞制而成，輕而受力均勻； 所述兩個線圈內(nèi)通入的電流是頻率可調(diào)的低頻正弦波電流；所述圖像采集與處理系統(tǒng)采用高速工業(yè)C C D相機對不同時刻投射到所述接收屏上的光線的圖像進行采集，實現(xiàn)圖像的采集與光斑軌跡的刻畫；所述反光鏡采用重量輕的金屬片制成，例如可以采用錫箔制成； 所述磁鐵為徑向永磁鐵；所述接收屏為毛玻璃屏。所述激光器發(fā)出的激光通過線圈上的反光鏡3使光線既在χ軸方向上運動又在y 軸方向上運動，然后通過C⑶相機采集接收屏1上二維運動的激光光斑圖像，并經(jīng)圖像處理分析得出激勵線圈電信號的李薩如圖形，圖像采集與處理系統(tǒng)7起到低頻信號的控制及輸出作用。本發(fā)明參考光線示波器和電子的二維面振動的工作原理來實現(xiàn)光線的二維面振動，從而達到演示光線的矢量合成的目的。本發(fā)明將在同一平面內(nèi)兩正交重疊的矩形線圈構(gòu)成的振子，懸吊在一個合適的方位，在其四周都固定布置磁鐵，兩線圈在低頻電信號的作用下可以實現(xiàn)線圈平面的二維面振動，兩正交重疊的矩形線圈對稱中心固定有反光鏡，光線經(jīng)振子中心反光鏡的反射，投射到接收屏上獲得光斑，對應(yīng)振子不同的振動位置將會在接收屏得到不同的光斑位置圖像，再由高速工業(yè)CCD相機對接收屏光斑圖像連續(xù)采集，然后對采集到的不同時刻的光斑位置圖像集進行圖像處理，提取出每幀圖像的光斑位置以擬合光斑的軌跡圖像，即由圖像處理實現(xiàn)將圖像集疊加為一幀圖像，再現(xiàn)矢量疊加的李薩如圖形，由此揭示電信號特征量，且同時實現(xiàn)了電信號的矢量疊加。
本發(fā)明實施例中光線投射到接收屏產(chǎn)生的光斑被C⑶采集并經(jīng)圖像處理后 輸出的李薩如圖形如圖2所示，當χ方向與y方向線圈通入不同頻率比的正弦電信 號時，輸出的圖像不同。其中圖加為y方向線圈通入頻率與χ方向線圈通入頻率之
比
權(quán)利要求
1.一種光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述裝置包括一個光源，一個接收屏，用于形成正交磁場的兩對磁鐵，置于所述正交磁場內(nèi)的兩個正交的線圈，與所述兩個線圈固定的一個反光鏡，與所述反光鏡連接并使所述反光鏡懸置的金屬懸線；所述兩個線圈內(nèi)通有正弦電流，在所述正交磁場的作用下帶動所述反光鏡晃動；所述光源發(fā)出的光線經(jīng)所述反光鏡反射后投射到所述接收屏上；所述裝置還包括一個圖像采集與處理系統(tǒng)，用于采集不同時刻投射到所述接收屏上的光線的圖像，對采集到的圖像進行合成處理，得到所述兩個線圈內(nèi)電信號的李薩如圖形并進行演示。
2.如權(quán)利要求1所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述金屬懸線為鎳鉻金屬細絲。
3.如權(quán)利要求2所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述光源采用由光強連續(xù)可調(diào)的半導(dǎo)體激光器發(fā)射的激光光源。
4.如權(quán)利要求3所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述兩個線圈采用細的銅線均勻繞制而成。
5.如權(quán)利要求4所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述兩個線圈內(nèi)通入的電流是頻率可調(diào)的低頻正弦波電流。
6.如權(quán)利要求5所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述圖像采集與處理系統(tǒng)采用高速工業(yè)C C D相機對不同時刻投射到所述接收屏上的光線的圖像進行采集。
7.如權(quán)利要求6所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述反光鏡采用重量輕的金屬片制成。
8.如權(quán)利要求7所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述反光鏡采用錫箔制成。
9.如權(quán)利要求8所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述磁鐵為徑向永磁鐵。
10.如權(quán)利要求1至9任一項所述的光線示波矢量合成圖線演示裝置，其特征在于，所述接收屏為毛玻璃屏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光線示波矢量合成圖線演示裝置，包括一個由兩正交線圈構(gòu)成的振子、產(chǎn)生兩正交磁場的磁鐵、一個接收屏及圖像采集與處理系統(tǒng)。光線(激光束)經(jīng)過振子中心的平面鏡反射而投射到接收屏，振子在激勵電信號的作用下可以實現(xiàn)二維面振動，通過對接收屏上的光斑信息的處理分析，可以得到激勵振子振動的電信號的特征圖形。本發(fā)明可以通過二維面振動實現(xiàn)光電信號的矢量合成軌跡圖形，結(jié)構(gòu)簡潔易行，可操作性強；且無復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，成本低；另外，本發(fā)明不僅可用于光線矢量的合成演示，還可當作電流計來用。
文檔編號G09B23/18GK102542887SQ20111045493
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者侯彬, 孫洪勇, 戶英輝, 王鎖明, 趙中陽 申請人:燕山大學(xué)