一种激光陀螺教学演示系统技术方案

一种激光陀螺教学演示系统，包括：旋转控制模块，所述旋转控制模块用于控制激光陀螺的旋转；激光模块，所述激光模块能够发射激光；调腔模块，所述调腔模块与所述激光模块相配合来准直激光陀螺反射镜；信息采集模块，所述信息采集模块用于采集激光模块的图像与光电信息；控制与显示装置，所述控制与显示装置用于显示信息采集模块采集到的信息以及向所述旋转控制模块输出控制参数。还包括合光系统，所述合光系统用于调整合光棱镜在所述激光陀螺反射镜的位置，将激光模块发射的激光产生干涉光，使信息采集模块的图像采集和数据采集更高效精确。本发明专利技术的系统高度集成，可以用于演示激光陀螺的多种工作模式和参数，提升教学效果。提升教学效果。提升教学效果。

【技术实现步骤摘要】
一种激光陀螺教学演示系统


[0001]本专利技术涉及激光陀螺
，更具体地，涉及一种激光陀螺教学演示系统。

技术介绍

[0002]激光陀螺是用于测量运动体角速率的传感器，是现代惯性导航技术中常用的传感器种类之一。激光陀螺基本领域涉及的激光模式调节和Sagnac效应演示是激光陀螺技术应用中重要的基本概念，在诸多陀螺仪的生产和应用中，都需要先学习激光模式和Sagnac效应，所涉及的理论性很强，而大学课程中理论课讲到的结论一般是通过复杂的数学推导得到的，过程很抽象，学生学起来晦涩难懂又枯燥无味。为了加强学生的理解与运用，借助实验环节是行之有效的方法。教学演示实验以更直观的方式向大学生普及激光模式调节和Sagnac效应等知识，使学生在严格的实验条件下，通过对激光陀螺内部的各组成器件进行调节分析，更能深刻地理解激光模式和Sagnac效应的概念，以便更好地进行模式分析和谐振腔谐调，深入掌握激光陀螺相关知识。
[0003]然而，目前高校本科教学中涉及激光模式调节和Sagnac效应多以原理讲解和公式推导为主，相应的演示实验很少。一方面是因为激光陀螺演示系统成套设备(氦氖激光管、激光反射镜、单模校准器、光电探测器、频率计数器、示波器、等)较多，造价高；另一方面主要是实验对操作者的操作要求高，要得到理想的实验结果，过程控制较难，不适于开设时间有限的实验课。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的问题，本专利技术提出一种激光陀螺教学演示系统，包括：旋转控制模块，所述旋转控制模块用于控制激光陀螺的旋转；激光模块，所述激光模块能够发射激光；调腔模块，所述调腔模块与所述激光模块相配合来准直激光陀螺；信息采集模块，所述信息采集模块用于采激光模块的图像与光电信息；控制与显示装置，所述过控制与显示装置用于显示信息采集模块采集到的信息以及向所述旋转控制模块输出控制参数。
[0005]优选地，所述激光模块包括带布儒斯特窗口的氦氖激光管和准直激光器，所述调腔模块还包括反射镜组件和光阑。
[0006]优选地，述旋转控制模块包括旋转平台、底座和精密光学平板，底座上放置旋转平台，旋转平台上放置精密光学平板，所述氦氖激光管、准直激光器、反射镜组件、光阑和激光陀螺放置在精密光学平板上。
[0007]优选地，通过调节反射镜组件、准直激光器和光阑，使得准直光束穿过氦氖激光管的增益中心。
[0008]优选地，反射镜组件包括第一反射镜和第二反射镜，第二反射镜右侧依次放置带布儒斯特窗口的氦氖激光管、第一反射镜、光阑和准直激光器。
[0009]优选地，第一反射镜和第二反射镜为一平面镜一凹面镜，或均为平面镜，或均为凹面镜。
[0010]优选地，反射镜组件包括环第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜和第四反射镜，四个反射镜组成四方形的环形谐振腔，第一反射镜和第二反射镜之间放置氦氖激光管，第一反射镜右侧依次放置光阑和准直激光器，通过激光模块、调腔模块实现环形谐振腔的谐调与准直。
[0011]优选地，所述的激光陀螺教学演示系统还包括：信息采集模块，所述信息采集模块包括光电探测器，所述合光系统设置于光电探测器前面，用于产生不同频率的干涉光。
[0012]优选地，所述的激光陀螺教学演示系统还包括：合光系统，所述合光系统用于调整合光棱镜在所述激光陀螺反射镜的位置，将激光模块发射的激光产生干涉光，其中，所述干涉光的信号被所述信息采集模块采集并在所述控制与现实装置显示。
[0013]本专利技术的系统的优点包括：
[0014](1)演示装置高度集成，可以用于演示直腔模式腔长与纵模间隔关系、谐振腔的谐调与准直过程、环形腔模式腔长与纵模间隔关系和Sagnac效应等，同时可以探究转速与频率的关系、放电电流与锁区的关系、腔长与纵模间隔关系等，一套演示系统具备多种功能，特别适用于学校相关知识教学演示，有效弥补国内高校在此方面的空缺，为该内容的教学打下基础；
[0015](2)机械结构简单直观，便于学生掌握装置结构特点；
[0016](3)旋转平台自动控制，实现精密旋转驱动；
[0017](4)实验过程中依托计算机软件实时显示数据，自动绘图，实验结果可定量分析；
[0018](5)用计算机配套软件控制平台、采集数据和显示结果，操作简单，能有效简化教学过程；
[0019](6)实验现象明显，便于学生理解与运用；
[0020](7)装置体积小，方便实验室管理与放置。
附图说明
[0021]为了更容易理解本专利技术，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本专利技术。这些附图只描绘了本专利技术的典型实施方式，不应认为对本专利技术保护范围的限制。
[0022]图1显示了本专利技术的系统的一个示例的结构原理图。
[0023]图2显示了本专利技术的系统的一个实施例的示意图。
[0024]图3显示了探究直腔模式腔长与纵模间隔关系图。
[0025]图4显示了探究环形腔模式腔长与纵模间隔关系图。
[0026]图5显示了演示Sagnac效应的图。
[0027]图6显示了本专利技术系统的控制与显示装置的数据分析的图。
[0028]图7显示了本专利技术系统的控制与显示装置的的调试界面的图。
[0029]附图标记
[0030]1‑
反射镜组件；1
‑
1第一反射镜；1
‑
2第二反射镜；1
‑
3第三反射镜；1
‑
4第四反射镜；2
‑
带布儒斯特窗的氦氖激光管；3
‑
准直激光器；4
‑
光阑；5
‑
合光系统；6
‑
信息采集模块；7
‑
控制与显示装置；8
‑
旋转台；9
‑
底座；10
‑
精密光学平板。
具体实施方式
[0031]下面参照附图描述本专利技术的实施方式，以便于本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所列举的实施例不作为本专利技术的限定，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，其中相同的部件用相同的附图标记表示。
[0032]如图1所示，本专利技术提出一种激光陀螺教学演示系统，所述系统包括旋转控制模块，激光模块，调腔模块，合光系统，信息采集模块，控制与显示装置。
[0033]图2显示了本专利技术的系统的一个实施例的示意图。
[0034]所述控制与显示装置7中安装有测试程序，通过程序自动控制与计算，可以实时接收其他模块返回的数据，从而实时地显示系统的放电电流、电压、频率、转速、光波等信息。同时，其也可以输出控制信号给其他模块，从而控制放电电流、转速大小等。通过控制与显示装置，可以清晰显示实验结果，定量演示实验过程，具有高集成度、多功能的特点。
[0035]另外，本专利技术的系统还包括：旋转控制模块。所述旋转控制模块包括旋转台8和固定在旋转台8上的底座9，用于激光陀螺的驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光陀螺教学演示系统，其特征在于，包括：旋转控制模块，所述旋转控制模块用于控制激光陀螺的旋转；激光模块，所述激光模块能够发射激光；调腔模块，所述调腔模块与所述激光模块相配合来准直激光陀螺；信息采集模块，所述信息采集模块用于采激光模块的光电信息；控制与显示装置，所述控制与显示装置用于显示信息采集模块采集到的信息以及向所述旋转控制模块输出控制参数。2.根据权利要求1所述的激光陀螺教学演示系统，其特征在于，所述旋转控制模块包括旋转平台(8)、底座(9)和精密光学平板(10)，底座(9)上放置旋转平台(8)，旋转平台(8)上放置精密光学平板(10)，所述氦氖激光管(2)、准直激光器(3)、反射镜组件(1)、光阑(4)和激光陀螺放置在精密光学平板(10)上。3.根据权利要求1所述的激光陀螺教学演示系统，其特征在于，所述激光模块包括带布儒斯特窗口的氦氖激光管(2)和准直激光器(3)。4.根据权利要求1所述的激光陀螺教学演示系统，其特征在于，所述调腔模块包括反射镜组件(1)和光阑(4)。5.根据权利要求3所述的激光陀螺教学演示系统，其特征在于，通过调节反射镜组件(1)、准直激光器(3)和光阑(4)，使得准直光束穿过氦氖激光管(2)的增益中心。6.根据权利要求5所述的激光陀螺教学演示系统，其特征在于，反射镜组件(1)包括第一反射镜(1
‑
1)和第二反射镜(1
‑
2)，第二反射镜(1
‑
2)右侧依次放置带布儒斯特窗口的氦氖激光管...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，卢广锋，王凡，
申请(专利权)人：湖南二零八先进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：