[实用新型]一种新型的李萨如图形演示装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及物理实验仪器领域，尤其是一种新型的李萨如图形演示装置。

背景技术

李萨如图形是由相互垂直方向上的两个频率成简单整数比的简谐振动所合成的规则的、稳定的闭合曲线。随着科学技术的发展，李萨如图应用领域越来越广泛:利用李萨如图在频率计算、测量频率稳定度、混沌现象方面都有广泛的应用。同时借助李萨如图形可以测量出两个信号的频率比和相位差。此外李萨如图形是物理，电信类课程的重要内容，因此设计出一套性能稳定，结构紧凑，操作简单的的李萨如图形演示装置将会有广阔的市场前景。

目前常用的李萨如图形演示装置主要是基于机械法合成的李萨如图形演示装置和基于激光的李萨如图形演示装置。陈新莲、耿庆明等人提出了一种利用机械法合成李萨如图形的演示装置(CN201520101843)，包括控制电路，其特征是：所述控制电路连接驱动电路，所述驱动电路连接四个驱动电机，每个所述驱动电机都连接一个齿轮，每个所述齿轮的边缘设置有能够旋转的凸起，两个所述凸起之间连接有连杆一，另两个所述凸起之间连接有连杆二，所述连杆一和所述连杆二相互垂直且均穿过连接块，所述连接块的一侧设置有画笔。本演示装置可以非常缓慢的显示出李萨如图形的合成轨迹，能够明确的显示X方向和Y方向的频率之比和相位差，显示出各频率比以及各相位差时合成的起点和方向，并且可以单独进行某一方向的简谐振动的演示。童培雄，赵在忠等人提出了一种激光李萨如图形演示仪(CN03228653)该仪器运用X、Y两组方向的振动器和激光器组成演示仪。两组振动器均是通过振动条在线圈中间穿过,且又处在两个磁极片之间,当线圈通有正弦波电流时形成振动,激光照射在振动条X一端的反射镜上经反射又到达振动条Y一端的反射镜形成合振动。调节两振动频率成整数比,则演示了李萨如图形。这两种装置具有结构复杂，操作繁琐，性能不稳定等特点。

因此，对于上述问题有必要提出一种新型的李萨如图形演示装置。

实用新型内容

本实用新型目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种新型的李萨如图形演示装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种新型的李萨如图形演示装置，其特征在于：包括核心控制电路、波形整形电路和正弦波恢复电路，所述核心控制电路包含微处理器、正弦信号发生器、输入模块和显示模块，所述波形整形电路包括信号放大电路和电平比较电路，所述正弦波恢复电路包括纯电阻分压网络、程控滤波器Ⅰ、程控滤波器Ⅱ、移相器和分频器；所述输入模块将触摸信号传输到微处理器中，所述显示模块显对微处理器进行信息显示，所述微处理器通过正弦信号发生器与信号放大器连接，所述信号放大器通过电平比较电路的方波Ⅰ接入移相器和分频器，所述电平比较电路的方波Ⅱ接入程控滤波器Ⅱ，所述程控滤波器Ⅰ和程控滤波器Ⅱ均通过纯电阻分压网络外接示波器，所述微处理器的移相指令传输给移相器，所述微处理器的分频系数传输给分频器。

优选地，所述微处理器采用STM32F103ZET6，所述正弦信号发生器采用AD9850，所述输入模块和显示模块采用TFT触摸屏，所述信号放大器采用LM318，所述电压比较器采用LM311，所述分频器和移相器均采用CPLD进行移相，所述程控滤波器Ⅰ和程控滤波器Ⅱ均采用MAX262。

优选地，所述信号放大电路包括第一放大器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述电平比较电路包括电平比较器、第五电容、第六电容、第七电容、第八电容和第九电容；所述第一电容的一端通过第一电阻接入第一放大器的反相输入端，所述第一放大器的反相输入端分别通过第二电阻和第二电容接入第一放大器的输出端，所述第一放大器的同相输入端分布通过第三电容、第三电阻、第四电容和第四电阻接入第一放大器的正极输出端；所述第一放大器的输出端还通过第五电容接入电平比较器的反相输入，所述电平比较器的负极输出端分别通过第六电容和第七电容接地，所述电平比较器的正极输出端分别通过第八电容和第九电容接地。

优选地，所述微处理器的第三端脚依次通过第十电容、第五电阻和第六电阻接地，所述微处理器的第二十端脚依次通过第十一电容、第七电阻和第八电阻接地。