[发明专利]一种傅里叶变换演示装置

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种演示装置，尤其是一种傅里叶变换演示装置。

背景技术

傅立叶是一位法国数学家和物理学家，原名是Jean Baptiste Joseph Fourier(1768-1830),Fourier于1807年在法国科学学会上发表了一篇论文，论文里描述运用正弦曲线来描述温度分布，论文里有个在当时具有争议性的决断：任何连续周期信号都可以由一组适当的正弦曲线组合而成。

法国数学家傅里叶发现，任何周期函数都可以用正弦函数和余弦函数构成的无穷级数来表示(选择正弦函数与余弦函数作为基函数是因为它们是正交的)，后世称傅里叶级数为一种特殊的三角级数，根据欧拉公式，三角函数又能化成指数形式，也称傅立叶级数为一种指数级数。

傅里叶分析是贯穿时域与频域的一种重要的分析方法。傅里叶分析不仅仅是一个数学工具，更是一种可以彻底颠覆一个人以前世界观的思维模式。但傅里叶分析的公式看起来太复杂了，所以很多大一新生上来就懵圈并从此对它深恶痛绝。因此，有必要提出一种能够方便直观地展示傅里叶变换的演示装置，有助于教学和学生理解。

发明内容

本发明创造的目的在于：提供一种能够方便直观地展示傅里叶变换的演示装置，有助于教学和学生理解。

为了实现上述发明创造目的，本发明创造公开了一种傅里叶变换演示装置，包括卷纸组件、滑轨组件、转动机构组件、固定支架、转动组件支架、卷纸驱动组件以及微控制器模块；

卷纸组件包括卷纸滚筒、两个卷纸支架以及卷纸转轴；卷纸转轴的两端分别旋转式安装在两个卷纸支架上，卷纸滚筒固定安装在卷纸转轴上；两个卷纸支架固定安装在固定支架的左端上；

滑轨组件包括左侧导轨架、左侧轴承、滑轨、右侧导轨架、右侧轴承以及绘图笔；左侧导轨架和右侧导轨架分别安装在固定支架的左右两端上，且左侧导轨架和右侧导轨架相互平行；在左侧导轨架和右侧导轨架的下方设有纸张通过缝隙；左侧轴承和右侧轴承分别固定安装在滑轨的左右两端上；左侧轴承滑动式嵌入左侧导轨架内；右侧轴承滑动式嵌入右侧导轨架内；绘图笔固定安装在滑轨上，并在滑轨上沿其长度方向设有导向滑槽；滑轨与左侧导轨架相垂直；

转动组件支架安装在固定支架的中部；

转动机构组件包括转动支座、一阶摆臂、三阶摆臂、五阶摆臂、七阶摆臂、七阶摆臂电机、销轴、五阶摆臂电机、三阶摆臂电机、一阶摆臂电机、一阶摆臂角度传感器、三阶摆臂角度传感器、五阶摆臂角度传感器以及七阶摆臂角度传感器；转动支座悬挂安装在转动组件支架上，一阶摆臂电机固定安装在转动支座上；一阶摆臂的一端固定安装在一阶摆臂电机的驱动轴上，驱动一阶摆臂水平摆动；三阶摆臂电机固定安装在三阶摆臂的一端上，且三阶摆臂电机的驱动轴固定安装在一阶摆臂的另一端上，驱动三阶摆臂水平摆动；五阶摆臂电机固定安装在五阶摆臂的一端上，且五阶摆臂电机的驱动轴固定安装在三阶摆臂的另一端上，驱动五阶摆臂水平摆动；七阶摆臂电机固定安装在七阶摆臂的一端上，且七阶摆臂电机的驱动轴固定安装在五阶摆臂的另一端上，驱动七阶摆臂电机水平摆动；销轴竖向插装在七阶摆臂的另一端上，且销轴的下端嵌于导向滑槽内；一阶摆臂角度传感器固定安装在一阶摆臂上；三阶摆臂角度传感器固定安装在三阶摆臂上；五阶摆臂角度传感器固定安装在五阶摆臂上；七阶摆臂角度传感器固定安装在七阶摆臂上；

卷纸驱动组件包括两个转纸轴支架、下轧辊、上轧辊以及转纸轴电机；两个转纸轴支架固定安装在固定支架的右端上；下轧辊和上轧辊旋转式安装在两个转纸轴支架之间，且下轧辊与上轧辊平行贴紧；转纸轴电机固定安装在一个转纸轴支架上，且转纸轴电机的驱动轴驱动上轧辊旋转；

微控制器模块包括MCU单元、一阶摆臂电机驱动单元、三阶摆臂电机驱动单元、五阶摆臂电机驱动单元、七阶摆臂电机驱动单元以及转纸轴电机驱动单元；MCU单元的角度信号输入端分别与一阶摆臂角度传感器、三阶摆臂角度传感器、五阶摆臂角度传感器以及七阶摆臂角度传感器电连接；MCU单元的驱动信号输出端分别与一阶摆臂电机驱动单元、三阶摆臂电机驱动单元、五阶摆臂电机驱动单元、七阶摆臂电机驱动单元以及转纸轴电机驱动单元电连接，用于分别驱动一阶摆臂电机、三阶摆臂电机、五阶摆臂电机、七阶摆臂电机以及转纸轴电机旋转。