专利名称：抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种改进型的物理教学实验仪器，具体是一种抗干扰性能强的迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器。
背景技术：
迈克尔逊干涉仪是大学物理实验中常用的光学仪器之一，实验中一项重要的内容就是通过观测干涉圆环“冒出”或“缩进”，并移动反射镜的位置来测定单色光的波长。传统的操作方法是实验者用手转动干涉仪的微调手轮，从而改变反射镜的位置，目测激光圆环数目，并读出动镜移动的距离，然后根据所得数据计算波长。实验中通常要求实验者在光线较暗的环境中连续数几百个“吞”或“吐”的干涉条纹。由于干涉条纹需要在很稳定的环境中连续变化，不允许有任何震动和干扰，要求精心细致地一边转动手轮，一边记录条纹变化 数量，稍有不慎就会有多计或者漏计等现象发生，给实验结果带来误差。实验者长时间紧盯屏幕，容易产生视觉疲劳，而且较强的激光干涉条纹会对人眼造成一定程度的伤害。为此，现在通用的迈克尔逊干涉仪极有改进的必要。CN2802449Y公告的“智能光探测移动条纹计数器”专利技术，利用一只光敏二极管探测干涉条纹，将信号通过放大电路和整形电路处理后显示在数码管上。该计数装置虽然进行了信号放大和整形处理，但未考虑背景光对干涉条纹探测的影响，一旦外界环境光线有变化(如开或关日光灯)，测量数据容易受干扰产生波动，计数误差较大。CN201335739Y公告的“迈克尔逊干涉仪激光条纹变化的自动检测实验装置”专利技术，将可调光圈粘于有黑色涂层的金属管中心孔前，光敏检测传感器和电路板置于金属管中固定，金属管置于壳体内。该装置通过在光敏探测器前设置遮挡外界光线的遮光系统从而有效避免外界光线干扰，提高了计数准确性，但遮光系统较为庞大，操作不够方便。
实用新型内容针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是设计一种抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器。解决该技术问题所采用的技术方案是本抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器，有迈克尔逊干涉仪，还增添有控制箱和光电传感探头。控制箱内的集成电路板上布置有变压器降压电路、整流滤波电路、三端稳压电路、光电检测电路、触发整形电路、计数控制电路和数码管显示电路；控制箱壳体上有数码显示屏、计数按钮、电源开关和灵敏度调节旋钮。光电传感探头准对且迎面安装在迈克尔逊干涉仪的观察屏前。所说的光电传感探头固定在高度可调的基杆上，内部设有两只2CU2B型光敏二极管，通过数据线连接至集成电路板上。本实用新型的有益效果是由于采用同型号的两只光敏二极管检测，一只检测干涉条纹信号，另一只检测背景光干扰信号，利用电位相减的方法，能较好地消除背景光的影响，能自动适应不同的背景光强。通过本计数器的自动计数，可以显著减轻实验者的视觉疲劳，保护眼睛，使人为误差减少到最大程度。本抗干扰型计数器具有稳定性高、抗干扰能力强、操作方便、成本低、易于制作和便于推广的优点。
图I为本实用新型结构示意图。图2为本实用新型工作原理框图。图3为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
本实用新型下面结合实施例并参照附图予以阐明参见图1，本抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器，有迈克尔逊干涉仪11，还增添有控制箱I和光电传感探头9。控制箱I内的集成电路板5上布置有变压器降压电路12、整流滤波电路13、三端稳压电路14、 光电检测电路15、触发整形电路16、计数控制电路17和数码管显示电路18 ;控制箱I壳体上有数码显示屏2、计数按钮3、电源开关4和灵敏度调节旋钮6。所说的灵敏度调节旋钮6可根据实验环境调节信号强度。当外界环境较暗，干扰光线较少时，可适当降低灵敏度；当外界环境较亮，干扰光线较多时，可适当提高灵敏度。所说的计数按钮3可控制计数器工作状态。当第一次按键时，计数器开始计数并实时显示计数值；当第二次按键时，计数器停止计数，显示值保持停止计数前的数据不变；当第三次按键时，计数器清零，显示数据为零。所说的光电传感探头9准对且迎面安装在迈克尔逊干涉仪11的观察屏前，其下方固定在高度可调的基杆7上，内部设有两只2⑶2B型光敏二极管，经数据线8连接至集成电路板5上。光敏二极管TO1放置在干涉条纹的中心，将条纹光强变化及背景光信号的叠加信号转换为电信号Vs，光敏二极管PD2放置在没有条纹的光屏处，将背景光信号转换为电信号Vc，通过电路电位相减得到的结果只反映干涉条纹光强变化的信号，以消除环境光线影响。参见图3，本计数器电路采用了低压恒流源，220V交流电由插头10接入变压器降压电路12，后进入桥式整流滤波电路13，然后提供约12V电压至三端稳压电路14，最终输出稳定的5V电压供后续�？槭褂谩１溲蛊魑善返缭幢溲蛊鳎问�220V/9V、5W。D1 D4为硅整流二极管，采用1N4007。C1是滤波电容，采用电解电容，型号为1000 μ F/25V。IC1采用三端稳压器7805，该器件所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。参见图3，本计数器的光电检测电路15由光敏二极管PD2和分压电阻札、R2构成。计数器工作时，PD1放置在干涉条纹的中心，PD2放置在没有条纹的光屏处。当光屏中心为亮斑时，输出为高电平，电压约4. 9V;当光屏中心为暗斑时，输出为低电平，电压约O. 2V。这样光环每吞吐一次即输出一个脉冲，该脉冲信号是一个类似于正弦波的低频信号，若直接输入单片机计数，容易误触发计数，误差较大。故需要将该电信号转化为标准的矩形脉冲。本计数器的触发整形电路16的核心是芯片IC2，该芯片为555定时器。通过连接构成施密特触发器形式，对输入波形进行整形。5管脚通过C3电容接地，C3取O. 01 μ F。4、8管脚接Vcc, I管脚接地，2、6管脚接输入信号,通过3管脚输出信号。[0017]参见图3，本计数器计数控制电路17的核心是IC3芯片，该芯片为增强型51单片机AT89S52。C2和R3构成单片机复位电路，在上电时对程序复位，C2可用10 μ F/25V电解电容，R3用IK精密电阻。C3、C4和CR1构成单片机振荡电路，提供时间基准，C3和C4可用22pF瓷片电容，CR1可用12MHz晶振。INTO管脚采集信号脉冲，每来一个下降沿脉冲中断服务程序执行计数一次。Pl. 7管脚连接TB1按键，实现计数控制。按第一次键，计数器开始计数，按第二次键计数器停止计数，按第三次键，计数 器清零恢复初始状态。单片机P2 口连接IC4即四位七段LED共阳数码管，采用动态扫描方式实时输出数据以显示计数值。本计数器的数码管显示电路18由四位七段LED共阳数码管和四只PNP型9012三极管组成。通过控制三极管通断来轮流扫描四位数码管实现动态扫描显示。字型码信息由单片机P2 口输出，可实现计数显示。
权利要求1.一种抗干扰型迈克尔逊干渉仪条纹自动计数器，有迈克尔逊干涉仪(11)，其特征是还增添有控制箱(I)和光电传感探头(9)，控制箱(I)内的集成电路板(5)上布置有变压器降压电路(12)、整流滤波电路(13)、三端稳压电路(14)、光电检测电路(15)、触发整形电路(16)、计数控制电路(17)和数码管显示电路(18);控制箱(I)壳体上有数码显示屏(2)、计数按钮(3)、电源开关(4)和灵敏度调节旋钮出)，光电传感探头(9)准对且迎面安装在迈克尔逊干涉仪(11)的观察屏前。
2.如权利要求I所述的抗干扰型迈克尔逊干渉仪条纹自动计数器，其特征是所说的光电传感探头(9)固定在高度可调的基杆(7)上，内部设有两只2CU2B型光敏ニ极管，经数据线⑶连接至集成电路板(5)上。
专利摘要一种抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器，有迈克尔逊干涉仪(11)，其特征是还增添有控制箱(1)和光电传感探头(9)，控制箱(1)内的集成电路板(5)上布置有变压器降压电路(12)、整流滤波电路(13)、三端稳压电路(14)、光电检测电路(15)、触发整形电路(16)、计数控制电路(17)和数码管显示电路(18)；控制箱(1)壳体上有数码显示屏(2)、计数按钮(3)、电源开关(4)和灵敏度调节旋钮(6)，光电传感探头(9)准对且迎面安装在迈克尔逊干涉仪(11)的观察屏前。运用本装置能同时测得干涉条纹信号和环境光干扰信号，再经减法运算、放大整形等处理，得到稳定准确的干涉条纹数。相比现有技术，能消除人眼疲劳，能较好地消除背景光的影响，能自动适应不同的背景光强，稳定性高、抗干扰能力强、操作简单。
文档编号G01J9/02GK202648802SQ20122033257
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者徐一清, 余定国, 戴朝卿 申请人:浙江农林大学
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