[發明專利]基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置及其方法

有效

• 申請號: 201210240573.2
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102723999A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 殷業;劉念;彭濤
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: H04B13/00
• 分類號: H04B13/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 吳澤群

技術領域

本發明涉及利用交變引力場實現兩點間的通信技術，更具體地說是涉及一種基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置及其方法。

背景技術

卡文迪許實驗告訴我們，有質量的物體相互之間有吸引力，這種吸引力就是萬有引力。當小質量的物體處于大質量的物體的引力場中時，改變大質量物體的位置，即讓大質量物體按照一定的振動頻率運動，就會使得小質量物體在相應的交變引力場的作用下運動，利用這種引力場的動力學效應，可以用來進行穿越真空的通信。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置及其方法。

為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案：

根據本發明的一方面，提供了一種基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置，包括信源球以及設于卡文迪許扭秤兩端的信宿球，信源球沿卡文迪許扭秤中秤桿的軸向做往返周期運動，還包括激光光源、反光鏡、光信號接收管、光電轉換器、信號采集卡以及PC機，所述反光鏡固設于卡文迪許扭秤中的扭絲上，所述反光鏡的反射面與兩個信宿球在同一個平面上；

當兩個信宿球中的任意一個信宿球隨信源球的往返周期運動達到最大正向偏轉角或者最大反向偏轉角時，所述光信號接收管能夠接收到經過反光鏡反射的激光光源的激光信號；

所述光電轉換器的輸入端與光信號接收管的輸出端相連，接收光信號接收管發出的光信號；

所述信號采集卡的輸入端與光電轉換器的輸出端相連，接收光電轉換器發出的光電轉換信號；

所述PC機與信號采集卡的輸出端相連，接收信號采集卡發出的數字信號。

根據本發明的另一方面，還提供了一種基于卡文迪許扭秤的引力通信方法，該引力通信方法包括以下步驟：

A．信源球做周期往返運動，使得卡文迪許扭秤上的信宿球在交變引力場的作用下相應的同周期擺動，在信源球處用頻率調制的方法將0、1碼調制到不同的運動頻率上；

B．當兩個信宿球中的任意一個信宿球轉動到最大正向偏轉角或者最大反向偏轉角時，卡文迪許扭秤上懸掛的反光鏡能夠將激光光源發出的連續激光信號反射到光信號接收管中，被光信號接收管接收；

C．光信號接收管將接收到的光信號傳送至光電轉換器中，光電轉換器將光信號轉換為電信號；

D．通過信號采集卡對上述的電信號進行解碼；

E．PC機接收信號采集卡的解碼信號，實現兩點間的通信。

所述步驟D進一步包括以下步驟：在預設的采樣周期內，由信號采集卡對步驟C中的電信號進行統計，若接收到的電信號數目與預設值相同，則采集信號為1，否則采集信號為0。

所述光信號接收管包括圓管、底座以及光接收器，所述圓管沿軸線開有通孔，所述圓管的管壁內側涂有黑色涂層，所述圓管的內端外側設有螺紋，所述底座與圓管內端螺紋連接；所述光電轉換器設于底座內，所述光接收器設于圓管內端的通孔內，所述光接收器與光電轉換器相連。

所述圓管通孔的直徑小于0.5cm。

本發明的技術效果如下：

提出了一種測量交變引力場的引力通信裝置及其方法，原理如下：本發明的引力通信裝置及其方法是卡文迪許測量萬有引力常數實驗的改進實驗，其中采用大鉛球作為信源球做周期往返運動，在卡文迪許扭秤的信宿球處產生交變的引力場，交變的引力場使卡文迪許扭秤產生周期性的扭動，扭秤的運動規律類似于周期受迫振動，可以用受迫振動的力學分析方法來進行分析。用光電系統測量信號，選取兩個不同頻率分別表示0、1，就可實現在信源和信宿之間的編碼通信，特別是，能夠實現越過真空的編碼通信。

與卡文迪許實驗的不同是：大鉛球由兩個變為一個，引力產生的扭矩會減半，但這并不會改變引力產生扭矩的數量級。

附圖說明

圖1是本發明的一種基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置的原理示意圖；

圖2是本發明的一種基于卡文迪許扭秤的引力通信裝置的結構示意圖；

圖3是圖2中光信號接收管的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例進一步說明本發明的技術方案。

本發明的原理是對卡文迪許實驗進行改進，將用做往返周期運動的大質量球（吸引質量）做信源，用卡文迪許扭秤兩端的小質量球做信宿，信源質量球產生的交變引力會作用于小質量球，從而使得扭秤與信源以同頻率振動。在信源球處用頻率調制的方法將0、1碼調制到信源球兩個不同的頻率上，在信宿端用光電系統測量信號，實現在真空中兩點的信息通過引力場效應進行通信。