[实用新型]一种光机电跨学科实验教学设备

说明书

技术领域

本实用新型属于实验教学设备领域，具体涉及一种集合光学检测（属于物理学科）、机械操作（属于机械学科）、电脑程控（属于计算机学科）的跨学科实验教学设备。 

背景技术

目前，高校的物理实验教学模式，仍然主要是手工操作实验仪器，人工读取实验数据。以光学实验为例，学生在实验中利用光电仪器显示和测量光电信号，人工记录信号数据并多次重复测量求平均值，然后手动调节坐标再进行下一个位置的测量和记录工作，等所有位置的信号数据测量完成后，实验操作才算完成。接下来的任务是实验数据的处理：挑选出有效数据，并将有效数据录入计算机，利用数学处理软件进行数据的分析运算，或作图拟合等处理。普通的物理实验，测量操作和数据记录需要半天左右，数据的整理、录入和分析运算处理更需要半天以上，工作效率极低。此外，人为的差错和实验环境变化的影响，不能保证实验数据的可靠性。 

然而，当今社会的科研生产模式，主要是程控自动化的流水线模式，由计算机控制生产流程并读取反馈信号，自动完成任务。这是因为随着计算机技术和自动化控制技术的发展，将计算机程控技术引入实验测控领域的条件已经成熟。这种模式的优越性在于大大提高了工作效率，避免了传统方法所带来的种种弊端和不足；不仅实现了测量控制的自动化，而且实现了数据测量和分析处理一体化。 

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种工作效率高、 自动化程度高的光机电跨学科实验教学设备。 

本实用新型是通过如下技术方案实现的： 

一种光机电跨学科实验教学设备，包括计算机、电机控制器、探头控制器、步进电机和光电探头；步进电机和光电探头均安装在实验对象上；计算机通过电机控制器与步进电机相连，计算机通过探头控制器与光电探头相连。 

本实用新型的进一步设置在于，所述步进电机和光电探头均为一个或多个。 

本实用新型的进一步设置在于，所述步进电机为平移步进电机或旋转步进电机。 

本实用新型的进一步设置在于，电机控制器和探头控制器通过RS232串行口、USB接口或者RJ45接口与计算机相连。 

本实用新型的进一步设置在于，探头控制器为一示波器。 

本实用新型所述的光机电跨学科实验教学设备实现了“光、机、电”相结合的跨学科实验教学和实验演示的功能；所述“光”，即光学检测，是指利用光电信号探测物理量，属于光学专业领域；所述“机”，即机械操作，可以将人从繁琐的劳动中解放出来，属于机械专业领域；所述“电”，即电子技术拓展的自动化技术，是指机器在无人干预的情况下按规定的程序自动进行操作，其特点是又稳又准又快，属于计算机专业领域。 

与传统物理实验教学方法相比，本实用新型所述的光机电跨学科实验教学设备具有以下有益效果： 

（1）本实用新型所述的光机电跨学科实验教学设备，一方面有利于高校跨学科实验教学的拓展，激发学生的科研兴趣，提高学生的综合素质和动手能力，培养跨专业跨学科的新型人才；另一方面有利于实验研究的智能化和快速化发展，推动机械操作技术、电脑程控技术在光学检测实验领域中的应用和普及，提高实验效率。 

（2）本实用新型所述的光机电跨学科实验教学设备，通过改造物理实验由“眼、手、脑”手工模式变成“光、机、电”自动模式，使学生掌握“光、机、电”相结合的系统设计和方案实施，让学生了解如何将传统的手工模式通过计算机实现现代化的自动模式，让实验教学与时俱进，不与社会脱节。 

附图说明

图1为本实用新型的构思示意图； 

图2为本实用新型所述光机电跨学科实验教学设备的结构示意图； 

图3为本实用新型中计算机的控制原理示意图； 

图4为迈克尔逊干涉仪测激光波长实验示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。 

本实用新型的基本思想如图1所示，即利用光电探头代替人眼完成光学观测，利用步进电机代替人手完成机械操作，利用计算机代替人脑完成整个实验的流程控制和数据运算，最后直接得到预设的实验结果，这样就把传统的物理实验改造成“光、机、电”跨学科设计实验，使学生掌握“光、机、电”相结合的系统设计和方案实施，让学生了解如何将传统的手工模式通过计算机实现现代化的自动模式。