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专利号: 2021101677353
申请人: 广州大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 教育;密码术;显示;广告;印鉴
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统,其特征在于,包括计算设备和虚拟现实设备,计算设备安装有迈克尔逊干涉实验装置仿真软件和VR运行软件,迈克尔逊干涉实验装置仿真软件构建有仿真的迈克尔逊干涉实验装置,虚拟现实设备包含定位器、VR手柄和VR头戴式显示设备,其中,

VR头戴式显示设备连接计算设备,并输出VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置,该VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置与迈克尔逊干涉实验装置仿真软件所显示的仿真迈克尔逊干涉实验装置同步且对应;

VR手柄连接计算设备,用于调控VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置中的元器件;

定位器用于定位VR手柄和VR头戴式显示设备,定位器发出的激光不断扫描VR手柄和VR头戴式显示设备,VR手柄和VR头戴式显示设备上安装的光敏传感器捕捉到激光变化,定位器与计算设备相连,并将定位数据发送给计算设备;

计算设备用于根据定位数据输出VR环境下的调控后的迈克尔逊干涉实验装置以及迈克尔逊干涉实验装置产生的干涉条纹实验现象,同时将仿真的迈克尔逊干涉实验装置进行同步更新。

2.根据权利要求1所述的迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统,其特征在于,仿真的迈克尔逊干涉实验装置和VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置均包括激光器、白屏、孔径光阑、扩束镜、迈克尔逊干涉仪和压电陶瓷晶片。

3.根据权利要求1所述的迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统,其特征在于,定位器为激光定位器、红外定位器或可见光定位器。

4.根据权利要求1所述的迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统,其特征在于,定位器通过电源线连接电源。

5.一种迈克尔逊干涉实验方法,其特征在于,包括如下步骤:S1、将虚拟现实设备连接至计算设备,然后运行计算设备安装的迈克尔逊干涉实验装置仿真软件和VR运行软件,通过VR头戴式显示设备输出VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置,该装置包括激光器、白屏、孔径光阑、扩束镜、迈克尔逊干涉仪和压电陶瓷晶片;

S2、打开激光器:利用VR手柄触摸激光器上的启动按钮,激光从激光器发出;

S3、激光光束的调整:在激光器发出激光的一端利用VR手柄将白屏放置到激光的高亮处,并前后挪动白屏,确保移动的过程中光束射在白屏上的光点位置不变;

然后利用VR手柄移开白屏,放入孔径光阑,调节迈克逊干涉仪使其激光光束返回到孔径光阑中,接着移开孔径光阑,利用VR手柄将扩束镜放置到光路中;

S4、VR环境下的迈克尔逊干涉仪的调整:利用VR手柄前后移动迈克尔逊干涉仪中的活动镜,使迈克尔逊干涉仪中的接收屏上出现干涉条纹实验现象;

S5、压电陶瓷压电系数的测量:利用VR手柄将压电陶瓷晶片放入迈克尔逊干涉仪的活动镜上,并给压电陶瓷晶片加上25V~200V的电压,压电陶瓷伸长,进而引起活动镜的移动,使得接收屏上干涉条纹环数目随之发生变化,压电陶瓷晶片长度会随电压变化而变化,进而引起活动镜的移动,使干涉条纹也随之发生变化,通过计数接收屏上干涉条纹的吞吐数量计算出晶片的压电系数。

6.根据权利要求5所述的迈克尔逊干涉实验方法,其特征在于,VR头戴式显示设备输出VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置时,还对应在VR环境中输出用于控制激光器工作状态的激光器打开控制区域;

在步骤S2中,利用VR手柄触碰VR环境下的激光器打开控制区域,从而打开激光器。

7.根据权利要求5所述的迈克尔逊干涉实验方法,其特征在于,准直的过程如下:利用VR手柄调节白屏高度,前后挪动白屏,移动的过程中观察光束射在白屏上的光点位置;然后利用VR手柄一边调节激光器的激光出射角度,一边前后移动白屏,确保移动过程中射在白屏上的光点位置不变,直至光束水平;

扩束的过程如下:

利用VR手柄调节扩束镜高度,使激光光束穿过扩束镜,光线得到扩束。

8.根据权利要求5所述的迈克尔逊干涉实验方法,其特征在于,VR环境下的迈克尔逊干涉仪的调整过程如下:

利用VR手柄旋转迈克尔逊干涉仪中的分光板来调整分光板的角度,使分光板与补偿板平行,也即与光路呈45度夹角,从而可以出现等倾干涉实验现象;然后利用VR手柄调整活动镜旋钮、反射镜旋钮,使活动镜前后移动,活动镜前后位移的变化使得光程差发生变化,从而可以产生同心条纹吞吐的实验现象。

9.根据权利要求5所述的迈克尔逊干涉实验方法,其特征在于,VR头戴式显示设备输出VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置时,还对应在VR环境中输出用于控制压电陶瓷晶片两端电压的压电陶瓷增压按钮和用于显示操作步骤提示、实验参数的UI提示板;

增压过程具体为:利用VR手柄触碰压电陶瓷增压按钮对压电陶瓷晶片进行增加电压操作,在不超过200V的情况下,每触碰一次压电陶瓷增压按钮便会增加一定的电压,干涉条纹也会出现相应变化,UI提示板同步记录电压和条纹吞吐数量。