迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统及迈克尔逊干涉实验方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112967534A(43)申请公布日2021.06.15(21)申请号202110167735.3(22)申请日2021.02.07(71)申请人广州大学地址510006广东省广州市番禺区大学城外环西路230号(72)发明人刘翠红谢文生黄峰张伟(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人郑浦娟(51)Int.Cl.G09B5/02(2006.01)G06T19/00(2011.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统及迈克尔逊干涉实验方法(57)摘要本发明公开了一种迈克尔逊干涉仪虚拟仿真系统及迈克尔逊干涉实验方法，系统包括计算设备和虚拟现实设备，计算设备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，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；VR手柄用于调控VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置；定位器用于定位VR手柄和VR头戴式显示设备，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调控后的VR环境下的迈克尔逊干涉实验装置以及干涉条纹实验现象，同时将仿真的迈克尔逊干涉实验装置进行同步更新。本发明能够模拟迈克尔逊干涉实验光路搭建以及现象观测的过程。CN112967534ACN112967534A权利要求书1/2页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2CN112967534A权利要求书2/2页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