利用智能手机和FPGA的光纤干涉物理实验  

A Fiber Optic Interference Physics Experiment Using Smartphone and FPGA

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作  者:王子晔 薄宏伟 林子雄 盛丹红 WANG Zi-ye;BO Hong-wei;LIN Zi-xiong;SHENG Dan-hong(School of Science,Jiangsu University of Science and Technology,Zhenjiang,Jiangsu 212100,China)

机构地区:[1]江苏科技大学理学院,江苏镇江212100

出  处:《教育教学论坛》2024年第47期37-40,共4页Education And Teaching Forum

基  金:2022年度江苏省高校“高质量公共课教学改革研究”专项课题“船海类行业特色高校物理课程资源建设与研究”(2022JDKT121);2024年度国家自然科学基金“用于VCO位相噪声抑制的高灵敏度、无锁相环鉴频器原理研究”(62301236)。

摘  要:随着信息技术的发展,光纤传感器在物理实验教学中的应用逐渐成为热点。利用智能手机与FPGA技术,设计了一种高灵敏度的光纤型马赫-曾德尔振动传感器测量系统。该系统通过实时数字正交解调,能够精确测量振动频率,在教学中可以用来演示振动现象与光纤技术的结合。手机App Spectroid用于显示频率分量,降低开发成本。实验以电动牙刷为例测量振动频率,验证了系统的可行性。该系统降低了成本和设备复杂性,提升了便携性和易用性,在物理教学中有重要的推广价值。通过研究该系统,旨在为物理教学提供一种新的实验工具,帮助学生直观理解光纤干涉仪的原理及其在振动测量中的应用。With the development of information technology,the application of fiber optic sensors in physical experiment teaching has gradually become a hotspot.Using smartphone and FPGA technology,we have designed a high-sensitivity fiber-optic Mach-Zehnder vibration sensor measurement system.This system can accurately measure the vibration frequency through real-time digital quadrature demodulation,and can be used to demonstrate the combination of vibration phenomena and fiber optic technology in teaching.The mobile phone App Spectroid is used to display the frequency components,reducing the development cost.The experiment uses an electric toothbrush as an example to measure the vibration frequency,verifying the feasibility of the system.This system reduces the cost and complexity of the equipment,improves the portability and ease of use,and has important promotional value in physics teaching.This study aims to provide a new experimental tool for physics teaching to help students intuitively understand the principle of the fiber optic interferometer and its application in vibration measurement.

关 键 词:光纤传感器 马赫-曾德尔干涉仪 振动测量 物理教学 

分 类 号:O436.1[机械工程—光学工程]

 

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