CN215770192U - 一种傅里叶变换的演示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及演示装置技术领域，具体而言，涉及一种傅里叶变换的演示装置，所述装置包括支撑底座、固定光轴、移动光轴和转动机构，所述固定光轴固定安装在所述支撑底座上；所述移动光轴安装在所述固定光轴的上方，且可以左右移动，所述移动光轴固定安装有第一支撑块；所述转动机构固定安装在所述固定光轴上，且所述转动机构与所述第一支撑块连接，用于将位于下部的所述转动机构产生的振动传递给位于上部的所述移动光轴。本实用新型各级转动机构产生的振动相互独立，能够逐层叠加合成新波形，且由于各级转动机构相互独立，因此各光轴承受的扭力不会相互叠加，修正误差时可以分级修正，弥补了此前类似演示装置这方面的缺陷。

Description

一种傅里叶变换的演示装置

技术领域

本实用新型涉及演示装置技术领域，具体而言，涉及一种傅里叶变换的演示装置。

背景技术

现有傅里叶变换演示装置通常以旋转矢量法为基础工作，即将几种不同频率与振幅的波通过转轴连接并叠加起来。此种将各阶摆臂与电机直接叠加的方式存在缺陷，当合成某些频率较高的波形时，电机的转速需达到较高水平，而在此种装置的前提下，前几阶摆臂将承受较大扭力。对摆臂本身产生损耗的同时，由于扭力的层层叠加导致最初几阶转速改变从而对实验造成较大误差，而且由于该装置每一阶电机与摆臂直接相连，修正误差时会由于其整体性而更难修正。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种傅里叶变换的演示装置，以改善上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

本申请实施例提供了一种傅里叶变换的演示装置，所述装置包括：支撑底座、固定光轴、移动光轴和转动机构，所述固定光轴固定安装在所述支撑底座上；所述移动光轴安装在所述固定光轴的上方，且可以左右移动，所述移动光轴固定安装有第一支撑块；所述转动机构固定安装在所述固定光轴上，且所述转动机构与所述第一支撑块连接，用于将位于下部的所述转动机构产生的振动传递给位于上部的所述移动光轴。

可选的，所述移动光轴为一级光轴，所述装置还包括二级光轴、三级光轴和四级光轴，所述二级光轴和三级光轴也可以左右移动，所述固定光轴安装在所述支撑底座上，且所述固定光轴的末端安装于一级固定板的下端；所述一级光轴的末端穿过所述一级固定板的上端并安装于二级固定板的下端；所述二级光轴的末端穿过所述二级固定板的上端并安装于三级固定板的下端；所述三级光轴的末端穿过所述三级固定板的上端并安装于四级固定板的下端；所述四级光轴末端安装于四级固定板的上端，所述四级光轴上安装有顶部支撑块；所述固定光轴、一级光轴、二级光轴和三级光轴上均安装有转动机构，每一个所述转动机构中均包括支撑块，相邻的两个转动机构中，位于下部的转动机构与位于上部的转动机构中的支撑块连接，所述顶部支撑块与所述三级光轴上安装的转动机构连接。

可选的，所述装置还包括绘图笔和滑台组件，所述绘图笔安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板和移动装置，所述绘图板安装在所述移动装置顶端，所述绘图板可前后移动且所述绘图板与绘图笔的底端始终接触。

可选的，所述转动机构包括第二支撑块、转盘、转盘电机和导轨板，所述第二支撑块固定安装在所述固定光轴上，所述转盘固定安装在所述第二支撑块上端，所述转盘上设置有凸起，转盘电机固定安装在所述所述第二支撑块下端，用于驱动所述转盘转动，所述导轨板安装在所述转盘上端且所述转盘通过凸起嵌入导轨板的滑槽中，并且所述凸起可在所述滑槽中移动，所述转动机构上的所述导轨板通过螺丝与所述第一支撑块连接。

可选的，所述转盘的最外围设置有凸起，所述凸起为圆柱型，所述凸起穿过所述滑槽后，在所述凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次减小的顺序安装在所述凸起上，所述转盘与所述第二支撑块螺纹连接，所述转盘电机与所述第二支撑块也是螺纹连接。

可选的，所述支撑底座左右两端设有凹槽，所述固定光轴穿过所述凹槽放置在所述支撑底座上，所述固定光轴末端通过直线轴承固定安装在一级固定板的下部，所述移动光轴安装在所述一级固定板的上部，所述第一支撑块两侧开设有孔洞，所述移动光轴穿过所述孔洞。

可选的，所述装置还包括绘图笔和滑台组件，所述绘图笔安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板和移动装置，所述移动装置包括底座，所述底座内部安装有滑轨光轴，所述滑轨光轴上安装有滑动装置，所述滑动装置的上端安装有所述绘图板，所述滑动装置可在所述滑轨光轴上前后移动。

可选的，所述装置还包括绘图笔和滑台组件，所述绘图笔安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板和移动装置，所述移动装置包括底座，支架，滑动电机，转动齿轮和滑轨光轴，所述底座内部安装有滑轨光轴，每根滑轨光轴平行设置，所述滑轨光轴的一端安装在所述底座的一侧，所述滑轨光轴的另一端安装在所述底座的另一侧，每根滑轨光轴上安装有两根支架，所述支架穿过所述滑轨光轴并可在所述滑轨光轴上滑动，所述支架底端为锯齿状，所述底座底部安装有滑动电机，所述滑动电机上固定安装有转动齿轮，所述转动齿轮所述支架底端耦合，所述支架顶端安装有所述绘图板。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型各级转动机构产生的振动相互独立，能够逐层叠加合成新波形，且由于各级转动机构相互独立，因此各光轴承受的扭力不会相互叠加，修正误差时可以分级修正，弥补了此前类似演示装置这方面的缺陷。

2、本实用新型通过各级转动机构产生的振动的逐级叠加直观的演示傅里叶变换的本质，是良好的教学演示装置。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例中所述的一种利用傅里叶变换的演示装置结构示意图。

图2是本实用新型实施例中所述的转动机构的结构示意图。

图3是本实用新型实施例中所述的滑台组件的结构示意图。

图中标记：1、一级转盘；2、二级转盘；3、三级转盘；4、四级转盘；5、一级转盘电机；6、二级转盘电机；7、三级转盘电机；8、四级转盘电机；9、一级导轨板；10、二级导轨板；11、三级导轨板；12、四级导轨板；13、固定光轴；14、一级光轴；15、二级光轴；16、三级光轴；17、四级光轴；18、支撑底座；19、一级支撑块；20、二级支撑块；21、三级支撑块；22、四级支撑块；23、顶部支撑块；24、一级固定板；25、二级固定板；26、三级固定板；27、四级固定板；29、绘图笔；30、底座；31、支架；32、滑动电机；33、转动齿轮；34、滑轨光轴；35、绘图板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号或字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施例提供了一种傅里叶变换的演示装置，所述装置包括：支撑底座18、固定光轴13、移动光轴和转动机构。

所述固定光轴13固定安装在所述支撑底座18上；所述移动光轴安装在所述固定光轴13的上方，且可以左右移动，所述移动光轴固定安装有第一支撑块；所述转动机构固定安装在所述固定光轴13上，且所述转动机构与所述第一支撑块连接，用于将位于下部的所述转动机构产生的振动传递给位于上部的所述移动光轴。

本实施例中，通过位于下部的固定光轴上的转动机构与位于上部的移动光轴的支撑块连接，可以将下部的振动传递给上部的光轴，通过采取此种方式，避免了直接在光轴上安装电机，产生的振动直接作用在光轴，有利于减小实验误差。

在本公开的一种具体实施方式中，所述移动光轴为一级光轴14，所述装置还包括二级光轴15、三级光轴16和四级光轴17，所述二级光轴15和三级光轴16也可以左右移动，所述固定光轴13安装在所述支撑底座18上，且所述固定光轴13的末端安装于一级固定板24的下端；所述一级光轴14的末端穿过所述一级固定板24的上端并安装于二级固定板25的下端；所述二级光轴15的末端穿过所述二级固定板25的上端并安装于三级固定板26的下端；所述三级光轴16的末端穿过所述三级固定板26的上端并安装于四级固定板27的下端；所述四级光轴17末端安装于四级固定板27的上端，所述四级光轴17上安装有顶部支撑块；所述固定光轴13、一级光轴14、二级光轴15和三级光轴16上均安装有转动机构，每一个所述转动机构中均包括支撑块，相邻的两个转动机构中，位于下部的转动机构与位于上部的转动机构中的支撑块连接，所述顶部支撑块与三级光轴16上安装的转动机构连接。

本实施例中，每级光轴相互独立，能够通过逐层叠加各级光轴的上产生的振动来合成新波形，同时每级光轴承受的扭力不会相互叠加，修正误差时可以分级修正，弥补了此前类似演示装置这方面的缺陷。

在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括绘图笔29和滑台组件，所述绘图笔29安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板35和移动装置，所述绘图板35安装在所述移动装置顶端，所述绘图板35可前后移动且所述绘图板35与绘图笔29的底端始终接触。

在本公开的一种具体实施方式中，所述转动机构包括第二支撑块、转盘、转盘电机和导轨板，第二支撑块固定安装在所述固定光轴13上，所述转盘固定安装在第二支撑块上端，所述转盘上设置有凸起，转盘电机固定安装在所述第二支撑块下端，用于驱动所述转盘转动，所述导轨板安装在所述转盘上端且所述转盘通过凸起嵌入导轨板的滑槽中，并且所述凸起可在所述滑槽中移动，所述转动机构上的所述导轨板通过螺丝与所述第一支撑块连接。

本实施例中，转盘电机没有与光轴直接连接，修正误差时会更容易进行修正。

在本公开的一种具体实施方式中，所述转盘的最外围设置有凸起，所述凸起为圆柱型，所述凸起穿过所述滑槽后，在所述凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次减小的顺序安装在所述凸起上，所述转盘与所述第二支撑块螺纹连接，所述转盘电机与所述第二支撑块也是螺纹连接。

本实施例中，通过三个半径不同的螺帽按照半径依次减小的顺序安装在所述凸起上，可以放在在转动过程中，凸起脱离滑槽，保证实验的准确性，减小误差。

在本公开的一种具体实施方式中，所述支撑底座18左右两端设有凹槽，所述固定光轴13穿过所述凹槽放置在所述支撑底座18上，所述固定光轴13末端通过直线轴承固定安装在一级固定板24的下部，所述移动光轴安装在所述一级固定板24的上部，所述第一支撑块两侧开设有孔洞，所述移动光轴穿过所述孔洞。

在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括绘图笔29和滑台组件，所述绘图笔29安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板35和移动装置，所述移动装置包括底座30，所述底座30内部安装有滑轨光轴34，所述滑轨光轴34上安装有滑动装置，所述滑动装置的上端安装有所述绘图板35，所述滑动装置可在所述滑轨光轴34上前后移动。

在本公开的一种具体实施方式中，所述装置还包括绘图笔29和滑台组件，所述绘图笔29安装在所述所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板35和移动装置，所述移动装置包括底座30，支架31，滑动电机32，转动齿轮33和滑轨光轴34，所述底座30内部安装有滑轨光轴34，每根滑轨光轴34平行设置，所述滑轨光轴34的一端安装在所述底座30的一侧，所述滑轨光轴34的另一端安装在所述底座30的另一侧，每根滑轨光轴34上安装有两根支架31，所述支架31穿过所述滑轨光轴34并可在所述滑轨光轴34上滑动，所述支架31底端为锯齿状，所述底座30底部安装有滑动电机32，所述滑动电机32上固定安装有转动齿轮33，所述转动齿轮33与所述支架31底端耦合，所述支架31顶端安装有所述绘图板35。

在一个具体实施方式中，如图1所示，一种利用傅里叶变换的演示装置包括支撑底座18、固定光轴13、一级光轴14、二级光轴15、三级光轴16和四级光轴17，所述一级光轴14、二级光轴15、三级光轴16和四级光轴17可左右移动，所述固定光轴13、一级光轴14、二级光轴15、三级光轴16和四级光轴17的长度依次增加；

所述固定光轴13安装在所述支撑底座18上，且所述固定光轴13的末端固定于一级固定板24的下端，其中，所述支撑底座18左右两端设有凹槽，所述固定光轴13穿过所述凹槽放置在所述支撑底座18上，所述固定光轴13末端通过直线轴承固定安装在一级固定板24的下端；所述一级光轴14的末端穿过所述一级固定板24的上端并安装于二级固定板25的下端；所述二级光轴15的末端穿过所述二级固定板25的上端并安装于三级固定板26的下端；所述三级光轴16的末端穿过所述三级固定板26的上端并安装于四级固定板27的下端；所述四级光轴17的末端安装于四级固定板27的上端，所述固定光轴13、一级光轴14、二级光轴15和三级光轴16上均安装有转动机构，相邻的所述转动机构相互连接，所述四级光轴17上安装有顶部支撑块23，所述三级光轴16上安装的转动机构与所述顶部支撑块23连接，所述固定光轴13、一级光轴14、二级光轴15、三级光轴16和四级光轴17的末端均是通过直线轴承与每级固定板连接；

如图2所示，其中，所述转动机构包括支撑块、转盘、转盘电机和导轨板，具体的，在固定光轴13上安装有一级支撑块19，一级转盘电机5通过螺丝固定安装在一级支撑块19下端，一级转盘1通过螺丝固定安装在一级支撑块19上端，一级转盘1上设置有凸起，一级导轨板9安装在一级转盘1上端且一级转盘1通过凸起嵌入一级导轨板9的滑槽中，并且凸起可在滑槽中移动，凸起穿过滑槽后，在凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次增加的顺序安装在凸起上；

在一级光轴14上安装有二级支撑块20，二级转盘电机6通过螺丝固定安装在二级支撑块20下端，二级转盘2通过螺丝固定安装在二级支撑块20上端，二级转盘2上设置有凸起，二级导轨板10安装在二级转盘2上端且二级转盘2通过凸起嵌入二级导轨板10的滑槽中，并且凸起可在滑槽中移动，凸起穿过滑槽后，在凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次减小的顺序安装在凸起上，一级导轨板9通过螺丝与二级支撑块20固定；

在二级光轴15上安装有三级支撑块21，三级转盘电机7通过螺丝固定安装在所述三级支撑块21下端，三级转盘3通过螺丝固定安装在三级支撑块21上端，三级转盘3上设置有凸起，三级导轨板11安装在三级转盘3上端且三级转盘3通过凸起嵌入三级导轨板11的滑槽中，并且凸起可在滑槽中移动，凸起穿过滑槽后，在凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次增加的顺序安装在凸起上，二级导轨板10通过螺丝与三级支撑块21固定；

在三级光轴16上安装有四级支撑块22，四级转盘电机8通过螺丝固定安装在所述四级支撑块22下端，四级转盘4通过螺丝固定安装在四级支撑块22上端，四级转盘4上设置有凸起，四级导轨板12安装在四级转盘4上端且四级转盘4通过凸起嵌入四级导轨板12的滑槽中，并且凸起可在滑槽中移动，凸起穿过滑槽后，在凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次增加的顺序安装在凸起上，三级导轨板11通过螺丝与四级支撑块22固定；

所述四级光轴17上安装有顶部支撑块23，四级导轨板12通过螺丝与顶部支撑块23连接；

如图3所示，所述装置还包括绘图笔29和滑台组件，所述绘图笔29安装在四级光轴17一端，所述滑台组件包括绘图板35和移动装置，所述移动装置包括底座30，支架31，滑动电机32，转动齿轮33和滑轨光轴34，所述底座30内部安装有滑轨光轴34，每根滑轨光轴34平行设置，所述滑轨光轴34的一端安装在所述底座30的一侧，所述滑轨光轴34的另一端安装在所述底座30的另一侧，每根滑轨光轴34上安装有两根支架31，所述支架31穿过所述滑轨光轴34并可在所述滑轨光轴34上滑动，所述支架31底端为锯齿状，所述底座30底部安装有滑动电机32，所述滑动电机32上固定安装有转动齿轮33，所述转动齿轮33与所述支架31底端耦合，所述支架31顶端安装有所述绘图板35。

本实施例中各级转动机构产生的振动相互独立，能够逐层叠加合成新波形，且由于各级转动机构相互独立，因此各光轴承受的扭力不会相互叠加，修正误差时可以分级修正，弥补了此前类似演示装置这方面的缺陷。通过各级转动机构产生的振动的逐级叠加直观的演示傅里叶变换的本质，是良好的教学演示装置。

利用本实施例进行演示的过程中，演示步骤如下：

分别打开每个转动机构中的转盘电机，利用转盘电机将每个转动机构中的转盘调整到同一初相位，调整到同一初相位后关闭相应的转盘电机；

全部的转盘调整到到同一初相位后，再同时打开全部的转盘电机，打开全部的转盘电机后绘图笔29开始左右移动，并且同时使滑台组件开始前后移动，通过绘图笔29的左右移动和滑台组件的前后移动，在绘图板35上将相应的图形绘制出来。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种傅里叶变换的演示装置，其特征在于，包括：

支撑底座(18)；

固定光轴(13)，所述固定光轴(13)固定安装在所述支撑底座(18)上；

移动光轴，所述移动光轴安装在所述固定光轴(13)的上方，且能够左右移动，所述移动光轴固定安装有第一支撑块；以及

转动机构，所述转动机构固定安装在所述固定光轴(13)上，且所述转动机构与所述第一支撑块连接，用于将位于下部的所述转动机构产生的振动传递给位于上部的所述移动光轴。

2.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，所述移动光轴为一级光轴（14），所述装置还包括二级光轴（15）、三级光轴（16）和四级光轴（17），所述二级光轴（15）和三级光轴（16）能够左右移动，所述固定光轴（13）安装在所述支撑底座（18）上，且所述固定光轴（13）的末端安装于一级固定板（24）的下端；所述一级光轴（14）的末端穿过所述一级固定板（24）的上端并安装于二级固定板（25）的下端；所述二级光轴（15）的末端穿过所述二级固定板（25）的上端并安装于三级固定板（26）的下端；所述三级光轴（16）的末端穿过所述三级固定板（26）的上端并安装于四级固定板（27）的下端；所述四级光轴（17）末端安装于四级固定板（27）的上端，所述四级光轴（17）上安装有顶部支撑块（23）；所述固定光轴（13）、一级光轴（14）、二级光轴（15）和三级光轴（16）上均安装有转动机构，每一个所述转动机构中均包括支撑块，相邻的两个转动机构中，位于下部的转动机构与位于上部的转动机构中的支撑块连接，所述顶部支撑块（23）与所述三级光轴（16）上安装的转动机构连接。

3.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，所述装置还包括绘图笔(29)和滑台组件，所述绘图笔(29)安装在所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板（35）和移动装置，所述绘图板（35）安装在所述移动装置顶端，所述绘图板（35）可前后移动且所述绘图板（35）与绘图笔(29)的底端始终接触。

4.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，

所述转动机构包括第二支撑块、转盘、转盘电机和导轨板，所述第二支撑块固定安装在所述固定光轴(13)上，所述转盘上设置有凸起，转盘电机固定安装在所述第二支撑块下端，用于驱动所述转盘转动，所述导轨板安装在所述转盘上端且所述转盘通过凸起嵌入导轨板的滑槽中，并且所述凸起可在所述滑槽中移动，所述转动机构上的所述导轨板通过螺丝与所述第一支撑块连接。

5.根据权利要求4所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，

所述转盘的最外围设置有凸起，所述凸起为圆柱型，所述凸起穿过所述滑槽后，在所述凸起上方将三个半径不同的螺帽按照半径依次减小的顺序安装在所述凸起上，所述转盘与所述第二支撑块螺纹连接，所述转盘电机与所述第二支撑块也是螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，

所述支撑底座(18)左右两端设有凹槽，所述固定光轴(13)穿过所述凹槽放置在所述支撑底座(18）上，所述固定光轴(13)末端通过直线轴承固定安装在一级固定板(24)的下部，所述移动光轴安装在所述一级固定板(24)的上部，所述第一支撑块两侧开设有孔洞，所述移动光轴穿过所述孔洞。

7.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，所述装置还包括绘图笔(29）和滑台组件，所述绘图笔(29）安装在所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板（35）和移动装置，所述移动装置包括底座（30），所述底座（30）内部安装有滑轨光轴（34），所述滑轨光轴（34）上安装有滑动装置，所述滑动装置的上端安装有所述绘图板（35），所述滑动装置可在所述滑轨光轴（34）上前后移动。

8.根据权利要求1所述的傅里叶变换的演示装置，其特征在于，所述装置还包括绘图笔(29）和滑台组件，所述绘图笔(29）安装在所述移动光轴一端，所述滑台组件包括绘图板（35）和移动装置，所述移动装置包括底座（30），支架（31），滑动电机（32），转动齿轮（33）和滑轨光轴（34），所述底座（30）内部安装有滑轨光轴（34），每根滑轨光轴（34）平行设置，所述滑轨光轴（34）的一端安装在所述底座（30）的一侧，所述滑轨光轴（34）的另一端安装在所述底座（30）的另一侧，每根滑轨光轴（34）上安装有两根支架（31），所述支架（31）穿过所述滑轨光轴（34）并可在所述滑轨光轴（34）上滑动，所述支架（31）底端为锯齿状，所述底座（30）底部安装有滑动电机（32），所述滑动电机（32）上固定安装有转动齿轮（33），所述转动齿轮（33）与所述支架（31）底端耦合，所述支架（31）顶端安装有所述绘图板（35）。

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