[實用新型]一種光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320157831.0
• 申請日: 2013-04-01
• 公開（公告）號: CN203217848U
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃邦雷;尉鵬飛;吳家駿;柯震棟;嚴(yán)林菲;金清理;鄭崇偉
• 申請（專利權(quán)）人: 溫州大學(xué)
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G01J9/02
• 代理公司: 北京中北知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11253
• 代理人: 程春生

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于實驗教學(xué)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種集合光學(xué)檢測（屬于物理學(xué)科）、機械操作（屬于機械學(xué)科）、電腦程控（屬于計算機學(xué)科）的跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備。?

背景技術(shù)

目前，高校的物理實驗教學(xué)模式，仍然主要是手工操作實驗儀器，人工讀取實驗數(shù)據(jù)。以光學(xué)實驗為例，學(xué)生在實驗中利用光電儀器顯示和測量光電信號，人工記錄信號數(shù)據(jù)并多次重復(fù)測量求平均值，然后手動調(diào)節(jié)坐標(biāo)再進行下一個位置的測量和記錄工作，等所有位置的信號數(shù)據(jù)測量完成后，實驗操作才算完成。接下來的任務(wù)是實驗數(shù)據(jù)的處理：挑選出有效數(shù)據(jù)，并將有效數(shù)據(jù)錄入計算機，利用數(shù)學(xué)處理軟件進行數(shù)據(jù)的分析運算，或作圖擬合等處理。普通的物理實驗，測量操作和數(shù)據(jù)記錄需要半天左右，數(shù)據(jù)的整理、錄入和分析運算處理更需要半天以上，工作效率極低。此外，人為的差錯和實驗環(huán)境變化的影響，不能保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性。?

然而，當(dāng)今社會的科研生產(chǎn)模式，主要是程控自動化的流水線模式，由計算機控制生產(chǎn)流程并讀取反饋信號，自動完成任務(wù)。這是因為隨著計算機技術(shù)和自動化控制技術(shù)的發(fā)展，將計算機程控技術(shù)引入實驗測控領(lǐng)域的條件已經(jīng)成熟。這種模式的優(yōu)越性在于大大提高了工作效率，避免了傳統(tǒng)方法所帶來的種種弊端和不足；不僅實現(xiàn)了測量控制的自動化，而且實現(xiàn)了數(shù)據(jù)測量和分析處理一體化。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種工作效率高、?自動化程度高的光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備。?

本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：?

一種光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備，包括計算機、電機控制器、探頭控制器、步進電機和光電探頭；步進電機和光電探頭均安裝在實驗對象上；計算機通過電機控制器與步進電機相連，計算機通過探頭控制器與光電探頭相連。?

本實用新型的進一步設(shè)置在于，所述步進電機和光電探頭均為一個或多個。?

本實用新型的進一步設(shè)置在于，所述步進電機為平移步進電機或旋轉(zhuǎn)步進電機。?

本實用新型的進一步設(shè)置在于，電機控制器和探頭控制器通過RS232串行口、USB接口或者RJ45接口與計算機相連。?

本實用新型的進一步設(shè)置在于，探頭控制器為一示波器。?

本實用新型所述的光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備實現(xiàn)了“光、機、電”相結(jié)合的跨學(xué)科實驗教學(xué)和實驗演示的功能；所述“光”，即光學(xué)檢測，是指利用光電信號探測物理量，屬于光學(xué)專業(yè)領(lǐng)域；所述“機”，即機械操作，可以將人從繁瑣的勞動中解放出來，屬于機械專業(yè)領(lǐng)域；所述“電”，即電子技術(shù)拓展的自動化技術(shù)，是指機器在無人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序自動進行操作，其特點是又穩(wěn)又準(zhǔn)又快，屬于計算機專業(yè)領(lǐng)域。?

與傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)方法相比，本實用新型所述的光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備具有以下有益效果：?

（1）本實用新型所述的光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備，一方面有利于高校跨學(xué)科實驗教學(xué)的拓展，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和動手能力，培養(yǎng)跨專業(yè)跨學(xué)科的新型人才；另一方面有利于實驗研究的智能化和快速化發(fā)展，推動機械操作技術(shù)、電腦程控技術(shù)在光學(xué)檢測實驗領(lǐng)域中的應(yīng)用和普及，提高實驗效率。?

（2）本實用新型所述的光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備，通過改造物理實驗由“眼、手、腦”手工模式變成“光、機、電”自動模式，使學(xué)生掌握“光、機、電”相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計和方案實施，讓學(xué)生了解如何將傳統(tǒng)的手工模式通過計算機實現(xiàn)現(xiàn)代化的自動模式，讓實驗教學(xué)與時俱進，不與社會脫節(jié)。?

附圖說明

圖1為本實用新型的構(gòu)思示意圖；?

圖2為本實用新型所述光機電跨學(xué)科實驗教學(xué)設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖3為本實用新型中計算機的控制原理示意圖；?

圖4為邁克爾遜干涉儀測激光波長實驗示意圖。?

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細(xì)的說明。?

本實用新型的基本思想如圖1所示，即利用光電探頭代替人眼完成光學(xué)觀測，利用步進電機代替人手完成機械操作，利用計算機代替人腦完成整個實驗的流程控制和數(shù)據(jù)運算，最后直接得到預(yù)設(shè)的實驗結(jié)果，這樣就把傳統(tǒng)的物理實驗改造成“光、機、電”跨學(xué)科設(shè)計實驗，使學(xué)生掌握“光、機、電”相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計和方案實施，讓學(xué)生了解如何將傳統(tǒng)的手工模式通過計算機實現(xiàn)現(xiàn)代化的自動模式。?