一种螺型位错运动的演示装置及其演示方法与流程

本发明涉及了教学用具领域，具体为一种螺型位错运动的演示装置及其演示方法。

背景技术：

在《材料科学基础》的教学中，螺型位错运动是抽象的，不易理解的，如今还没有一个现有的螺型位错运动演示装置，大多教师授课时都采用图片来展示，然而这些图片仅能看到特定的运动情况，无法展示运动的全过程。

技术实现要素：

为解决上述中缺乏螺型位错运动的演示装置，不便于学生直观、形象的了解螺型位错运动过程的问题，本发明设计了一种螺型位错运动的演示装置及其演示方法。

一种螺型位错运动的演示装置，包括主体、电子幕墙、灯罩和控制系统，所述主体内部设置有所述控制系统，所述主体上表面设置有所述电子幕墙，所述电子幕墙外面设有所述灯罩，所述灯罩与所述主体卡接，所述主体侧面设置有开关，所述开关上侧设有控制面板；所述控制系统包括存储模块、显示驱动模块和处理器，所述存储模块与所述处理器电信号连接，所述处理器与所述显示驱动模块电信号连接，所述开关和所述控制面板均与所述处理器电信号连接，所述显示驱动模块与所述电子幕墙之间电信号连接。

优选的，所述主体背面均匀设置有吸盘，所述主体背面的上端铰接有手提握把，所述主体背面设置有与所述手提握把相配合的的凹槽。

优选的，所述电子幕墙8由网格结构的导线管和位于交点位置的led灯组成，每个交点位置的所述led灯有红、蓝两种。

一种螺型位错运动演示装置的演示方法，所述处理器调用所述存储模块中存储的根据螺型位错运动轨迹编辑的演示程序并将其转化为命令信号传送给所述显示驱动模块，所述显示驱动模块再通过控制所述电子幕墙来演示螺型位错的运动过程。

优选的，步骤一、开启所述开关，所述控制系统和所述电子幕墙工作，此时，通过控制系统控制电子幕墙的部分灯每隔三个交点的亮起红灯，形成一个矩形区域，四个相邻亮起的红灯构成的方形区域为一个晶格；

步骤二、通过控制系统控制所述电子幕墙上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，在所述矩形的长边的某点，有一条与所述矩形的短边平行且等长的线段，所述线段上的红蓝灯全部亮起，所述线段为滑移线；所述长边在所述滑移线左侧的部分变为红折线，其线段上的红灯全部亮起，而矩形变形区域中的红灯熄灭而蓝灯亮起；在向内变形的红折线处，其原矩形外侧产生一条与红折线形状相同但方向相反的蓝折线。其线段上的蓝灯全部亮起，两折线相交于所述滑移线的端点，变形后的图形的红灯数量与原矩形相同，所述折线为两段，一段平行于所述长边的平行线段，另一段为所述滑移线的端点与对应的所述平行线段端点之间的斜线段；

步骤三、通过控制系统控制所述电子幕墙上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述滑移线沿所述矩形的长边朝未变形的区域移动，所述红平行线段沿对应的长边的左侧移动且沿滑移线的移动方向延长，所述蓝平行线段沿对应的长边的右侧移动且沿滑移线的移动方向延长，所述斜线段随滑移线和平行线段的变化而变化，所述斜线段的斜率不变且始终连接所述滑移线的端点和所述平行线段的端点，直至对应的红蓝平行线段间的距离为一个柏氏矢量，所述柏氏矢量为两个晶格；

步骤四、通过控制系统控制所述电子幕墙上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述斜线段随所述滑移线的移动而移动且所述平行线段沿滑移线的移动方向延长；

步骤五、通过控制系统控制所述电子幕墙上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述折线继续上述运动，直至整个矩形均滑移一个柏氏矢量。

优选的，每一次演示图像的变化均可通过所述控制面板暂停或继续。

与现有技术相比，本发明的优点在于通过电子幕墙上的灯的亮灭组成线条从而描绘出螺型位错的运动过程，便于学生直观的观察螺型位错运动过程，利于学生理解和掌握。

附图说明

图1为本发明的演示装置的结构示意图；

图2为本发明的演示装置的结构示意图；

图3为本发明的电子幕墙的局部结构示意图；

图4为本发明的信号传送及控制系统示意图；

图5为本发明的演示轨迹示意图

其中，1-灯罩，2-主体，3-开关，4-控制系统，41-存储模块，42-显示驱动模块，43-处理器；5-手提握把，6-凹槽，7-吸盘，8-电子幕墙，9-控制面板。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明出现的“滑移线”、“柏氏矢量”等为材料专业的技术术语，仅为描述方便，并不代表装置的结构。

实施例

如图1至图4所示，一种螺型位错运动的演示装置，包括主体2、电子幕墙8、灯罩1和控制系统4，所述主体2内部设置有所述控制系统4，所述主体2上表面设置有所述电子幕墙8，所述电子幕墙8由网格结构的导线管和位于交点位置的led灯组成；所述电子幕墙8外面设有所述灯罩1，所述灯罩1与所述主体2卡接，所述主体2侧面设置有开关3，所述开关3上侧设有控制面板9；所述控制系统4包括存储模块41、显示驱动模块42和处理器43，所述存储模块41与所述处理器43电信号连接，所述处理器43与所述显示驱动模块42电信号连接，所述开关3和所述控制面板9均与所述处理器43电信号连接，所述显示驱动模块42与所述电子幕墙8之间电信号连接；所述主体2背面均匀设置有吸盘7，所述主体2背面的上端铰接有手提握把5，所述主体2背面设置有与所述手提握把5相配合的的凹槽6。

一种螺型位错运动演示装置的演示方法，所述处理器43调用所述存储模块41中存储的根据螺型位错运动轨迹编辑的演示程序并将其转化为命令信号传送给所述显示驱动模块42，所述显示驱动模块42再通过控制所述电子幕墙8来演示螺型位错的运动过程；所述电子幕墙8演示螺型位错运动的具体步骤如下：

步骤一、开启所述开关3，所述控制系统4和所述电子幕墙8工作，此时，通过控制系统4控制电子幕墙8的部分灯每隔三个交点的亮起红灯，形成一个矩形区域，四个相邻亮起的红灯构成的方形区域为一个晶格；

步骤二、通过控制系统4控制所述电子幕墙8上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，在所述矩形的长边的某点，有一条与所述矩形的短边平行且等长的线段，所述线段上的红蓝灯全部亮起，所述线段为滑移线；所述长边在所述滑移线左侧的部分变为红折线，其线段上的红灯全部亮起，而矩形变形区域中的红灯熄灭而蓝灯亮起；在向内变形的红折线处，其原矩形外侧产生一条与红折线形状相同但方向相反的蓝折线。其线段上的蓝灯全部亮起，两折线相交于所述滑移线的端点，变形后的图形的红灯数量与原矩形相同，所述折线为两段，一段平行于所述长边的平行线段，另一段为所述滑移线的端点与对应的所述平行线段端点之间的斜线段；

步骤三、通过控制系统4控制所述电子幕墙8上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述滑移线沿所述矩形的长边朝未变形的区域移动，所述红平行线段沿对应的长边的左侧移动且沿滑移线的移动方向延长，所述蓝平行线段沿对应的长边的右侧移动且沿滑移线的移动方向延长，所述斜线段随滑移线和平行线段的变化而变化，所述斜线段的斜率不变且始终连接所述滑移线的端点和所述平行线段的端点，直至对应的红蓝平行线段间的距离为一个柏氏矢量，所述柏氏矢量为两个晶格；

步骤四、通过控制系统4控制所述电子幕墙8上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述斜线段随所述滑移线的移动而移动且所述平行线段沿滑移线的移动方向延长；

步骤五、通过控制系统4控制所述电子幕墙8上灯的点亮或熄灭绘制出螺型位错移动的动态图，所述折线继续上述运动，直至整个矩形均滑移一个柏氏矢量。在本实施例中，所述电子幕墙8由水平分界线分为上下两部分，所述上部分全为黄色，下部分全为蓝色，所述水平分界线上的灯为蓝色，所述水平分界线为螺型位错运动演示的滑移面s；每一次演示图像的变化均可通过所述控制面板9暂停或继续。

工作过程及原理：开启所述开关，所述处理器工作，从所述存储模块中调用存储好的根据螺型位错运动轨迹编辑的演示程序，并将其转化为命令信号传送给所述显示驱动模块，所述显示驱动模块接受命令，开始控制所述电子幕墙上的led灯的亮、灭来演示螺型位错的运动过程；在需要详细讲解某一状态时，可通过所述控制面板来中止演示，或通过所述控制面选取那个状态的程序，使得演示装置直接展现那一状态。

基上所述，本发明通过电子幕墙上的灯的亮灭组成线条从而描绘出螺型位错的运动过程，便于学生直观的观察螺型位错运动过程，利于学生理解和掌握。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。