CN102542887B - 一种光线示波矢量合成图线演示装置 - Google Patents

一种光线示波矢量合成图线演示装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102542887B
CN102542887B CN201110454936.8A CN201110454936A CN102542887B CN 102542887 B CN102542887 B CN 102542887B CN 201110454936 A CN201110454936 A CN 201110454936A CN 102542887 B CN102542887 B CN 102542887B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
oscillometric
demonstration device
receiving screen
vector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201110454936.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102542887A (zh
Inventor
王锁明
侯彬
丁喜峰
孙洪勇
赵中阳
户英辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanshan University
Original Assignee
Yanshan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanshan University filed Critical Yanshan University
Priority to CN201110454936.8A priority Critical patent/CN102542887B/zh
Publication of CN102542887A publication Critical patent/CN102542887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102542887B publication Critical patent/CN102542887B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光线示波矢量合成图线演示装置，包括一个由两正交线圈构成的振子、产生两正交磁场的磁铁、一个接收屏及图像采集与处理系统。光线（激光束）经过振子中心的平面镜反射而投射到接收屏，振子在激励电信号的作用下可以实现二维面振动，通过对接收屏上的光斑信息的处理分析，可以得到激励振子振动的电信号的特征图形。本发明可以通过二维面振动实现光电信号的矢量合成轨迹图形，结构简洁易行，可操作性强；且无复杂的光学系统，成本低；另外，本发明不仅可用于光线矢量的合成演示，还可当作电流计来用。

Description

一种光线示波矢量合成图线演示装置
技术领域
本发明涉及光电教学仪器技术领域，特别是涉及一种光线示波矢量合成图线演示装置。
背景技术
目前，在进行光电教学时，李萨如图形的演示技术主要采用光线示波器，光线示波器是利用光线偏转和感光来记录一个或多个频率在一定范围内的电量随时间变化过程的仪器。
但是，发明人发现现有的演示技术具有以下缺点：
采用光线示波器的演示技术不适用于具有刻度标尺及额定误差的光线记录，不能实现光线的X-Y的记录，且不能使用测量机构采用非电量驱动或阴极射线示波管的光线记录示波器。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种光线示波矢量合成图线演示仪装置，以克服现有技术不能实现光线的X-Y的记录的缺陷。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种光线示波矢量合成图线演示装置，所述装置包括一个光源，一个接收屏，用于形成正交磁场的两对磁铁，置于所述正交磁场内的两个正交的线圈，与所述两个线圈固定的一个反光镜，与所述反光镜连接并使所述反光镜悬置的金属悬线；所述两个线圈内通有正弦电流，在所述正交磁场的作用下带动所述反光镜晃动；所述光源发出的光线经所述反光镜反射后投射到所述接收屏上；所述装置还包括一个图像采集与处理系统，用于采集不同时刻投射到所述接收屏上的光线的图像，对采集到的图像进行合成处理，得到所述两个线圈内电信号的李萨如图形并进行演示。
其中，所述金属悬线为镍铬金属细丝。
其中，所述光源采用由光强连续可调的半导体激光器发射的激光光源。
其中，所述两个线圈采用细的铜线均匀绕制而成。
其中，所述两个线圈内通入的电流是频率可调的低频正弦波电流。
其中，所述图像采集与处理系统采用高速工业ＣＣＤ相机对不同时刻投射到所述接收屏上的光线的图像进行采集。
其中，所述反光镜采用重量轻的金属片制成。
其中，所述反光镜采用锡箔制成。
其中，所述磁铁为径向永磁铁。
其中，所述接收屏为毛玻璃屏。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明不仅可以实现光线示波器一维电信号特性分析，还可以通过二维面振动实现光电信号的矢量合成轨迹图形，稳定性好，精度高，结构简洁易行，可操作性强；且无复杂的光学系统，成本低；另外，本发明不仅可用于光线矢量的合成演示，还可当作电流计来用。
附图说明
图1是本发明实施例的一种光线示波矢量合成图线演示装置的结构图；
图2是本发明实施例中光线投射到接收屏产生的光斑被CCD采集并经图像处理后输出的李萨如图形。
其中，1：接收屏；2：光源；3：反光镜；4：金属悬线；5、6：形成正交磁场的两对磁铁；7：图像采集与处理系统。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明实施例的一种光线示波矢量合成图线演示装置如图1所示，包括一个光源2，一个接收屏1，用于形成正交磁场的两对磁铁5、6，置于所述正交磁场内的两个正交的线圈，与所述两个线圈固定的一个反光镜3，与所述反光镜3连接并使所述反光镜3悬置的金属悬线4；所述两个线圈内通有正弦电流，在所述正交磁场的作用下使得线圈受力不均而运动，反光镜3也随着线圈运动，从而使得光线在X-Y轴上同时运动；所述光源2发出的光线经所述反光镜3反射后投射到所述接收屏1上；所述装置还包括一个图像采集与处理系统7，用于采集不同时刻投射到所述接收屏1上的光线的图像，对采集到的图像进行合成处理，得到所述两个线圈内电信号的李萨如图形并进行演示。
本实施例中，所述金属悬线4为镍铬金属细丝；所述光源2采用由光强连续可调的半导体激光器发射的激光光源；所述两个线圈采用细的铜线均匀绕制而成，轻而受力均匀；所述两个线圈内通入的电流是频率可调的低频正弦波电流；所述图像采集与处理系统采用高速工业ＣＣＤ相机对不同时刻投射到所述接收屏上的光线的图像进行采集，实现图像的采集与光斑轨迹的刻画；所述反光镜采用重量轻的金属片制成，例如可以采用锡箔制成；所述磁铁为径向永磁铁；所述接收屏为毛玻璃屏。
所述激光器发出的激光通过线圈上的反光镜3使光线既在x轴方向上运动又在y轴方向上运动，然后通过CCD相机采集接收屏1上二维运动的激光光斑图像，并经图像处理分析得出激励线圈电信号的李萨如图形，图像采集与处理系统7起到低频信号的控制及输出作用。
本发明参考光线示波器和电子的二维面振动的工作原理来实现光线的二维面振动，从而达到演示光线的矢量合成的目的。本发明将在同一平面内两正交重叠的矩形线圈构成的振子，悬吊在一个合适的方位，在其四周都固定布置磁铁，两线圈在低频电信号的作用下可以实现线圈平面的二维面振动，两正交重叠的矩形线圈对称中心固定有反光镜，光线经振子中心反光镜的反射，投射到接收屏上获得光斑，对应振子不同的振动位置将会在接收屏得到不同的光斑位置图像，再由高速工业CCD相机对接收屏光斑图像连续采集，然后对采集到的不同时刻的光斑位置图像集进行图像处理，提取出每帧图像的光斑位置以拟合光斑的轨迹图像，即由图像处理实现将图像集叠加为一帧图像，再现矢量叠加的李萨如图形，由此揭示电信号特征量，且同时实现了电信号的矢量叠加。
本发明实施例中光线投射到接收屏产生的光斑被CCD采集并经图像处理后输出的李萨如图形如图2所示，当x方向与y方向线圈通入不同频率比的正弦电信号时，输出的图像不同。其中图2a为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比                                                
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE001
时的李萨如图形，图2b为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE003
时的李萨如图形，图2c为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比
Figure 395428DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE004
时的李萨如图形，图2d为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比
Figure 876350DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE005
时的李萨如图形，图2e为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比
Figure 718404DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE006
时的李萨如图形，图2f为y方向线圈通入频率与x方向线圈通入频率之比
Figure 175930DEST_PATH_IMAGE002
Figure 2011104549368100002DEST_PATH_IMAGE007
时的李萨如图形。
本发明不仅可以实现光线示波器一维电信号特性分析，还可以通过二维面振动实现光电信号的矢量合成轨迹图形，稳定性好，精度高，结构简洁易行，可操作性强；且无复杂的光学系统，成本低；另外，本发明不仅可用于光线矢量的合成演示，还可当作电流计来用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述装置包括一个光源，一个接收屏，用于形成正交磁场的两对磁铁，置于所述正交磁场内的同一平面内两正交重叠的线圈，与所述两个线圈固定的一个反光镜，与所述反光镜连接并使所述反光镜悬置的金属悬线；所述两个线圈内通有正弦电流，在所述正交磁场的作用下带动所述反光镜晃动；所述光源发出的光线经所述反光镜反射后投射到所述接收屏上；所述装置还包括一个图像采集与处理系统，用于采集不同时刻投射到所述接收屏上的光线的图像，对采集到的图像进行合成处理，得到所述两个线圈内电信号的李萨如图形并进行演示。
2.如权利要求1所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述金属悬线为镍铬金属细丝。
3.如权利要求2所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述光源采用由光强连续可调的半导体激光器发射的激光光源。
4.如权利要求3所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述两个线圈采用细的铜线均匀绕制而成。
5.如权利要求4所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述两个线圈内通入的电流是频率可调的低频正弦波电流。
6.如权利要求5所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述图像采集与处理系统采用高速工业CCD相机对不同时刻投射到所述接收屏上的光线的图像进行采集。
7.如权利要求6所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述反光镜采用重量轻的金属片制成。
8.如权利要求7所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述反光镜采用锡箔制成。
9.如权利要求8所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述磁铁为径向永磁铁。
10.如权利要求1至9任一项所述的光线示波矢量合成图线演示装置，其特征在于，所述接收屏为毛玻璃屏。
CN201110454936.8A 2011-12-31 2011-12-31 一种光线示波矢量合成图线演示装置 Expired - Fee Related CN102542887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110454936.8A CN102542887B (zh) 2011-12-31 2011-12-31 一种光线示波矢量合成图线演示装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110454936.8A CN102542887B (zh) 2011-12-31 2011-12-31 一种光线示波矢量合成图线演示装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102542887A CN102542887A (zh) 2012-07-04
CN102542887B true CN102542887B (zh) 2014-04-16

Family

ID=46349671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110454936.8A Expired - Fee Related CN102542887B (zh) 2011-12-31 2011-12-31 一种光线示波矢量合成图线演示装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102542887B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106404150B (zh) * 2016-08-31 2024-03-15 中国石油大学(北京) 一种机械示波器
CN109725364B (zh) * 2018-12-29 2024-02-09 同方威视技术股份有限公司 毫米波/太赫兹波成像设备及人体或物品检测方法
RU206727U1 (ru) * 2021-04-26 2021-09-23 Акционерное Общество "Центр Прикладной Физики Мгту Им. Н.Э. Баумана" Устройство для демонстрации взаимно перпендикулярных колебаний

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1529274A1 (ru) * 1988-03-10 1989-12-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Устройство дл демонстрации фигур Лиссажу
CN2598068Y (zh) * 2003-01-30 2004-01-07 复旦大学 激光李萨如图形演示仪
CN101751811A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 沈阳师范大学 激光扫描式振动综合演示仪

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH034374A (ja) * 1989-06-01 1991-01-10 Fuji Electric Co Ltd 線画作成装置
JPH0434374A (ja) * 1990-05-31 1992-02-05 Meguro Electron Corp リサージュ図形表示方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1529274A1 (ru) * 1988-03-10 1989-12-15 МГУ им.М.В.Ломоносова Устройство дл демонстрации фигур Лиссажу
CN2598068Y (zh) * 2003-01-30 2004-01-07 复旦大学 激光李萨如图形演示仪
CN101751811A (zh) * 2008-12-19 2010-06-23 沈阳师范大学 激光扫描式振动综合演示仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN102542887A (zh) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104520750B (zh) 双轴式扫描镜
US10941437B2 (en) Molecular manipulation system and method
Li et al. Development of a high-sensitivity optical accelerometer for low-frequency vibration measurement
CN106886000A (zh) 一种利用核磁共振实现磁场幅度稳定的装置及方法
CN106092302B (zh) 扫描振镜振动参数的测量系统和测量方法
JP2011522273A5 (zh)
JP2012511715A5 (zh)
CN102542887B (zh) 一种光线示波矢量合成图线演示装置
JP2015514228A (ja) ジンバル式走査ミラーアレイ
CN102353916B (zh) 多光束激光外差二次谐波测量磁致伸缩系数的方法
CN204117440U (zh) 便携式激光扫描李萨如图形演示仪
Wu et al. Large angle and high linearity two-dimensional laser scanner based on voice coil actuators
JP5849640B2 (ja) 磁場測定装置
Klippel et al. Measurement and visualization of loudspeaker cone vibration
EP2354772A1 (en) Optical fiber type vibration meter and vibration detection method
CN108627780B (zh) 基于矢量Mathieu光束的弱磁量子传感系统
WO2007105609A1 (ja) 組立式机上実験方法および装置
CN104897580B (zh) 一种非直观成像检测大气成分的光学系统和方法
Liang et al. An undergraduate experiment of wave motion using a coupled-pendulum chain
Kartofelev et al. Application of high-speed line scan camera for string vibration measurements
RU2460079C1 (ru) Стенд для воспроизведения угловых скоростей, изменяющихся по гармоническому закону
CN206095418U (zh) 一种机械示波器
JPH0579900A (ja) 変位測定装置
CN211740384U (zh) 一种双光栅微弱振动实验装置
US1901876A (en) Method and apparatus for photographing magnetic curves

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Suoming

Inventor after: Hou Bin

Inventor after: Ding Xifeng

Inventor after: Sun Hongyong

Inventor after: Zhao Zhongyang

Inventor after: Hu Yinghui

Inventor before: Wang Suoming

Inventor before: Hou Bin

Inventor before: Sun Hongyong

Inventor before: Zhao Zhongyang

Inventor before: Hu Yinghui

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WANG SUOMING HOU BIN SUN HONGYONG ZHAO ZHONGYANG HU YINGHUI TO: WANG SUOMING HOU BIN DING XIFENG SUN HONGYONG ZHAO ZHONGYANG HU YINGHUI

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140416

Termination date: 20161231