[发明专利]一种傅科摆运动轨迹分析装置及其工作方法

权利要求书

1.一种傅科摆运动轨迹分析系统，其特征在于：包括

傅科摆运动轨迹分析仪，用于对傅科摆进行控制和轨迹实时采集，

PC端显示控制主机，用于对傅科摆运动的光学影像和二维图像进行实时采集，计算地球的自转的角速度和周期，所述PC端显示控制主机通过数据中继系统采用有线传输或无线传输方式，把暂存的各参数控制指令数据发送到远程接收端，或PC端显示控制主机通过数据中继系统，把远程端发送来的视频数据接收到本地芯片缓存，所述傅科摆运动轨迹分析仪与PC端显示控制主机通过有线通信协议或无线通信协议进行连接，所述傅科摆运动轨迹分析仪通过双伺服电磁驱动装置驱动，并通过该装置保证该系统机械能守恒。

2.根据权利要求1所述的一种傅科摆运动轨迹分析装置，其特征在于：所述双伺服电磁驱动装置包括电磁铁和驱动电路，驱动电磁铁的铁芯为软铁。

3.根据权利要求1所述的一种傅科摆运动轨迹分析装置，其特征在于：所述有线传输通过RS484、RS232、TTL有线通信协议的传输介质进行连接，所述无线传输通过ZigBee、Wifi、蓝牙或其他数据传输模块的无线通信协议的传输介质进行连接。

4.一种傅科摆运动轨迹分析装置的工作方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

系统开机后，傅科摆运功轨迹分析仪、数据中继系统、PC端显示控制主机及其各自独立系统附属的子系统自动初始化，清除上次缓存数据，进入待机工作状态，接收到控制指令后，傅科摆运动轨迹分析仪的双伺服系统工作，确保摆球释放的初始动能相同，并为摆球提供周期性的能量补偿，自动校准后的CCD光学摄像头进入工作状态，将摆球运动的光学图像进行实时采集，并存放在本地存储器，待接收到到数据采集指令后，傅科摆运动轨迹展示分析仪透过数据中继系统，将存储器里的视频数据，传送到PC端显示控制主机，PC端显示控制主机接收到视频数据后，进行光学通道判定，对视频信号进行压缩，通过模数转换器，将视频图像转化为二值数字信号图像，一方面，将傅科摆的运功轨迹模拟量实时输出，并通过预留物理算法实时显示通过模拟量拟合出的地球自传角速度、周期、线速度等参数；另一方面，傅科摆上的光学摄像头将采集到的光学影响和转化后的二维图像通过原传输路径的无线或者有线传输介质将数据传送到PC端显示控制主机，进行实时显示，并与模拟分析数据进行拟合对比，系统持续运行，等待下一次控制指令。

5.根据权利要求4所述的一种傅科摆运动轨迹分析装置的方法，其特征在于：所述PC端显示控制主机向傅科摆运动轨迹分析仪发送控制指令的具体方法包括如下步骤：

PC端显示控制主机通过数据中继系统采用有线传输或无线透传传输方式，把暂存的各参数控制指令数据发送到远程接收端，首先，PC端显示控制主机通过有线传输或无线传输算法发送信号校检标志码，用于给傅科摆运动轨迹分析仪接收端发送符合数据中继的通信匹配标志，以判断是否为本通信所需的控制信号数据包，PC端显示控制主机通过数据中继系统连续发送校检标志码0X1A和0XFA共2个字节，供傅科摆运动轨迹分析仪查询确认，其次，PC端显示控制主机通过数据中继系统发送校检结束标志码0X2A和0XEA，表示校检标志发送结束，再次，发送控制数据包长度信息VLength，告诉接收端芯片本次数据包发送的长度，最后，PC端显示控制主机从发送端的缓存中发送长度为VLength的数据包。

6.根据权利要求4所述的一种傅科摆运动轨迹分析装置的方法，其特征在于：PC端显示控制主机通过数据中继系统，把远程端发送来的视频数据接收到本地芯片缓存，当PC端显示控制主机通过数据中继系统收到上升沿校验标准码时，说明有数据传来，立即唤醒转入接收模式。

7.根据权利要求6所述的一种傅科摆运动轨迹分析装置的方法，其特征在于：当为接收模式时，如果接收到的0X1B和0XFB字节数小于6，则说明此时通信与该PC端显示控制主机不匹配，本次通信结束，进入待机睡眠状态；如果连续接收到0X1B和0XFB，并且接收到的字节数大于等于6，则说明通信与该PC端显示控制主机匹配，随后的信号将是本地芯片所需要的无线信号，如果接收到0X2B和0XEB，则表明校检标志接收完毕，等待下面的信号，如果一直没有接收到校验标志码0X2B和0XEB，则表明本次通信失败，通信结束；当接收到0X2B和0XEB之后紧接着接收到的为数据包长度信息VLength，由此判定数据包的长度，最后一步，接收紧接着的长度为VLength的数据包，并且存入接收端缓存。完成本次数据的接收。