數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，尤其是一種數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀 自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，屬于精密光學(xué)儀器、機(jī)械自動(dòng)化、電子和傳感領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 邁克爾遜干設(shè)儀的傳統(tǒng)測(cè)量方法是轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)儀器的動(dòng)鏡位移從而改變 干設(shè)光的光程差使等傾干設(shè)的圓環(huán)形條紋產(chǎn)生不斷從中屯、"吐出"或向中屯、"吞進(jìn)"現(xiàn)象，通 過(guò)記錄干設(shè)的圓環(huán)形條紋的吞吐變化次數(shù)和相應(yīng)移動(dòng)動(dòng)鏡的位移量，并且通過(guò)復(fù)雜的逐差 法等數(shù)據(jù)處理才能得出測(cè)量結(jié)果。人工操作一般需要統(tǒng)計(jì)1000次干設(shè)環(huán)的吞吐變化，繁瑣 易錯(cuò)，并且整個(gè)測(cè)量過(guò)程在黑暗環(huán)境中完成，使用過(guò)程中有諸多不便，等等運(yùn)些固有缺點(diǎn)， 大大局限了邁克爾遜干設(shè)儀在生產(chǎn)、測(cè)量和科研上的廣泛使用。
[0003] 現(xiàn)有的對(duì)邁克爾遜干設(shè)儀進(jìn)行自動(dòng)化改造的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，主要是對(duì)邁克爾遜 干設(shè)儀干設(shè)環(huán)吞吐次數(shù)的統(tǒng)計(jì)和動(dòng)鏡位移量的測(cè)量做出了自動(dòng)化讀數(shù)的改進(jìn)，輔助人工進(jìn) 行數(shù)據(jù)讀取，一定程度上提高了測(cè)量效率。
[0004] 現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)邁克爾遜干設(shè)儀運(yùn)款精密光學(xué)儀器的升級(jí)仍有8大缺點(diǎn)：1) 僅用于條紋計(jì)數(shù)或動(dòng)鏡位移量統(tǒng)計(jì);2)現(xiàn)有的自動(dòng)化系統(tǒng)由于采用減速電機(jī)與手輪剛性連 接很容易引入電機(jī)抖動(dòng)影響干設(shè)環(huán)成像從而導(dǎo)致干設(shè)環(huán)吞吐次數(shù)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)，影響測(cè)量精 度;3)條紋計(jì)數(shù)的光電傳感器電路對(duì)光源強(qiáng)弱變化敏感，對(duì)光源質(zhì)量要求高，適用范圍小； 4)只能在漆黑環(huán)境中進(jìn)行測(cè)量。5)整套系統(tǒng)借助減震平臺(tái)、升降架等非邁克爾遜干設(shè)儀的 自身結(jié)構(gòu)上的輔助部件才能安裝上并正常工作，整套設(shè)備部件多，體積過(guò)大，安裝過(guò)程繁 瑣，技術(shù)要求高，容易引入安裝偏差導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果有誤差;6)當(dāng)前的邁克爾遜干設(shè)儀計(jì)數(shù)系 統(tǒng)不能對(duì)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄與存儲(chǔ);7)系統(tǒng)不能根據(jù)干設(shè)環(huán)吞吐次數(shù)和自動(dòng)計(jì)算出測(cè) 量結(jié)果，需要借助電腦或人工計(jì)算;8)目前系統(tǒng)的使用主要局限在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，浪費(fèi)了邁 克爾遜干設(shè)儀在科研、生產(chǎn)和測(cè)量方面的更大價(jià)值。
[0005] 因此，目前的邁克爾遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)只能作為測(cè)量輔助，并主要應(yīng)用教 學(xué)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，并不能進(jìn)行產(chǎn)品化在生產(chǎn)和科研上的廣泛應(yīng)用。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種數(shù)顯式邁克爾遜 干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精巧、合理，使用方便，滿足了邁克爾遜干設(shè)儀工作時(shí) 的平穩(wěn)運(yùn)行的要求，保證了邁克爾遜干設(shè)儀的測(cè)量精度，具有在同類產(chǎn)品中使用更廣泛、性 價(jià)比更高等優(yōu)點(diǎn)。
[0007] 本實(shí)用新型的目的可W通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
[000引數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，包括微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置、干設(shè)環(huán)測(cè)量裝 置、控制數(shù)顯主機(jī)、邁克爾遜干設(shè)儀W及干設(shè)條紋觀測(cè)屏;所述微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置將邁克爾 遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪卡住，帶動(dòng)微調(diào)手輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使邁克爾遜干設(shè)儀的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退； 所述干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置設(shè)置在干設(shè)條紋觀測(cè)屏上，并與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接;所述控制數(shù) 顯主機(jī)與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接。
[0009] 作為一種優(yōu)選方案，所述微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置包括第一殼體、驅(qū)動(dòng)電路板、驅(qū)動(dòng)組 件、卡座、卡口、九針串口和SATA串口，所述卡座安裝在第一殼體上，將微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置固 定在邁克爾遜干設(shè)儀上;所述驅(qū)動(dòng)電路板、驅(qū)動(dòng)組件和卡口設(shè)置在第一殼體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)電 路板與驅(qū)動(dòng)組件連接，所述驅(qū)動(dòng)組件與邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪連接，所述卡口將邁克 爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪卡住;所述九針串口和SATA串口設(shè)置在第一殼體上，并與驅(qū)動(dòng)電路 板連接，所述九針串口通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制數(shù)顯主機(jī)連接，所述SATA串口通過(guò)數(shù)據(jù)線與干設(shè) 環(huán)測(cè)量裝置連接。
[0010] 作為一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動(dòng)組件包括直流電機(jī)、減速齒輪組、同步輪、同步皮帶、 連接器和編碼器，所述直流電機(jī)和減速齒輪組安裝在橡膠基座上，所述直流電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電 路板連接，直流電機(jī)的電機(jī)軸與減速齒輪組連接，所述減速齒輪組與同步輪相曬合，所述同 步輪通過(guò)同步皮帶與連接器連接，所述連接器與邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪連接，所述卡 口設(shè)置在連接器上，所述編碼器與連接器連接。
[0011] 作為一種優(yōu)選方案，所述干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置包括第二殼體、光敏元件、信號(hào)處理電路 板、傳輸接口和狀態(tài)指示LED燈，所述光敏元件設(shè)置在第二殼體的一側(cè)，并對(duì)準(zhǔn)干設(shè)條紋觀 測(cè)屏;所述狀態(tài)指示L邸燈設(shè)置在第二殼體的另一側(cè);所述信號(hào)處理電路板設(shè)置在第二殼體 內(nèi)，并與光敏元件和狀態(tài)指示Lm)燈連接;所述傳輸接口設(shè)置在第二殼體上，該傳輸接口與 信號(hào)處理電路板連接，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的SATA串口連接。
[0012] 作為一種優(yōu)選方案，所述編碼器采用大于或等于1000P/R的編碼器。
[0013] 作為一種優(yōu)選方案，所述信號(hào)處理電路板上設(shè)有直流隔離電路、放大電路、低通濾 波電路、滯回比較器和微處理器，所述光敏元件采用光敏=極管或光敏二極管。
[0014] 作為一種優(yōu)選方案，所述控制數(shù)顯主機(jī)包括第=殼體、控制顯示電路板、液晶顯示 屏和輸入鍵盤，所述控制顯示電路板設(shè)置在第=殼體內(nèi)，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝 置的九針串口連接;所述控制顯示電路板上設(shè)有微控制器，所述液晶顯示屏和輸入鍵盤設(shè) 置在第=殼體上，并與微控制器連接。
[0015] 作為一種優(yōu)選方案，所述控制顯示電路板上還設(shè)有蜂鳴器，所述蜂鳴器與微控制 器連接。
[0016] 本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果：
[0017] 1、本實(shí)用新型系統(tǒng)利用微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置可W將邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪卡 住，帶動(dòng)微調(diào)手輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使邁克爾遜干設(shè)儀的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退，并且采用控制數(shù)顯主機(jī) 進(jìn)行控制和顯示，實(shí)現(xiàn)了邁克爾遜干設(shè)儀的數(shù)顯式一體化，省去了高價(jià)的電腦配置，使整個(gè) 系統(tǒng)具有在同類產(chǎn)品中使用更廣泛、性價(jià)比更高等優(yōu)點(diǎn)。
[0018] 2、本實(shí)用新型系統(tǒng)的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置使用直流電機(jī)和減速齒輪組的傳動(dòng)構(gòu)造， 并將傳動(dòng)結(jié)構(gòu)安裝在橡膠基座通過(guò)同步輪和同步皮帶帶動(dòng)微調(diào)手輪，隔離直流電機(jī)的振 動(dòng)，保證了系統(tǒng)無(wú)抖動(dòng)干擾，使數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀工作時(shí)干設(shè)條紋清晰，測(cè)量精度高。
[0019] 3、本實(shí)用新型系統(tǒng)的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置采用卡口卡住邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手 輪，采用卡座將微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置固定在邁克爾遜干設(shè)儀上，運(yùn)種快拆式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使該 系統(tǒng)能夠適用當(dāng)今最廣泛使用的WSM型和LWSM型邁克爾遜干設(shè)儀，大大提高數(shù)顯式邁克爾 遜干設(shè)儀的性價(jià)比。
[0020] 4、本實(shí)用新型系統(tǒng)的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置中，采用了大于或等于1000P/R的編碼器， 可W直接測(cè)量微調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)量，使動(dòng)鏡位移測(cè)量精度達(dá)0.1 wii比手動(dòng)測(cè)量提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0021] 5、本實(shí)用新型系統(tǒng)的干設(shè)條紋檢測(cè)裝置可W采用具有較寬的頻譜特性的光敏器 件，如光敏二極管或光敏=極管，能夠可W支持不同波長(zhǎng)的單色光在邁克爾遜干設(shè)儀上自 動(dòng)測(cè)量，使系統(tǒng)有較為廣泛的適應(yīng)性，進(jìn)一步提高數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀的性價(jià)比。
[0022] 6、本實(shí)用新型系統(tǒng)的干設(shè)條紋檢測(cè)裝置采用直流分量隔離和相應(yīng)的低通濾波電 路對(duì)光敏元件所采集到的光電信號(hào)進(jìn)行處理，使系統(tǒng)可在常見的室內(nèi)照明光源和自然光照 明的環(huán)境中正常工作，改變了傳統(tǒng)邁克爾遜干設(shè)儀只能在黑暗環(huán)境中使用的限制。
[0023] 7、本實(shí)用新型系統(tǒng)的控制數(shù)顯主機(jī)支持儀器校準(zhǔn)記錄干設(shè)條紋吞吐頻率和手輪 轉(zhuǎn)速的關(guān)系通過(guò)運(yùn)算進(jìn)行干擾過(guò)濾，保證了系統(tǒng)的高精度測(cè)量。
[0024] 8、本實(shí)用新型系統(tǒng)的控制數(shù)顯主機(jī)中，控制顯示電路板上微控制器內(nèi)置波長(zhǎng)計(jì)算 的逐差法算法，可W支持測(cè)量數(shù)據(jù)直接計(jì)算出測(cè)量結(jié)果或測(cè)量過(guò)程中動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量結(jié)果， 而不需要通過(guò)將數(shù)據(jù)錄入電腦或手工進(jìn)行計(jì)算，提高用戶的工作效率。
[0025] 9、本實(shí)用新型系統(tǒng)的控制數(shù)顯主機(jī)采用的嵌入式系統(tǒng)具有動(dòng)鏡滑塊的預(yù)警功能 設(shè)計(jì)，能夠安全、準(zhǔn)確地保護(hù)了儀器動(dòng)鏡滑塊的移動(dòng)范圍，大大降低邁克爾遜干設(shè)儀由于儀 器本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善和不規(guī)范操作給儀器帶來(lái)的故障和損壞，更好保護(hù)了數(shù)顯式邁克爾 遜干設(shè)儀運(yùn)一精密儀器的壽命。
[00%] 10、本實(shí)用新型系統(tǒng)的控制數(shù)顯主機(jī)采用的嵌入式系統(tǒng)具有"學(xué)生實(shí)驗(yàn)"及"快速 測(cè)量"雙功能，"學(xué)生實(shí)驗(yàn)"功能只能測(cè)出相應(yīng)條紋數(shù)動(dòng)鏡滑塊移動(dòng)距離，"快速測(cè)量"功能可 直接得出測(cè)量結(jié)果，運(yùn)一功能設(shè)有密碼，只有被允許的用戶才能進(jìn)入使用，既避免了偷懶的 學(xué)生不按照教材做實(shí)驗(yàn)，也避免了非機(jī)主使用該儀器，保證數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀面對(duì)不 同用戶的有效使用，提高了儀器的性價(jià)比。
【附圖說(shuō)明】

[0027] 圖1為本實(shí)用新型的數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖。
[0028] 圖2為本實(shí)用新型的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的外部結(jié)構(gòu)圖。
[0029] 圖3為本實(shí)用新型的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
[0030] 圖4為本實(shí)用新型的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置中驅(qū)動(dòng)組件的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0031 ]圖5為本實(shí)用新型的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置中驅(qū)動(dòng)組件的俯視結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 圖6為本實(shí)用新型的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0033] 圖7為本實(shí)用新型的干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0034] 圖8為本實(shí)用新型的干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置的左視結(jié)構(gòu)圖。
[0035] 圖9為本實(shí)用新型的干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置的信號(hào)處理電路圖。
[0036] 圖10為本實(shí)用新型的控制數(shù)顯主機(jī)的立體結(jié)構(gòu)圖。
[0037] 圖11為本實(shí)用新型的信號(hào)處理電路板、控制顯示電路板分別與驅(qū)動(dòng)電路板連接的 原理框圖。
[0038] 圖12為本實(shí)用新型的控制數(shù)顯主機(jī)的控制原理框圖。
[0039] 其中，1-微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置，2-干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置，3-控制數(shù)顯主機(jī)，4-邁克爾遜干 設(shè)儀，5-干設(shè)條紋觀測(cè)屏，6-微調(diào)手輪，7-第一殼體，8-驅(qū)動(dòng)電路板，9-驅(qū)動(dòng)組件，10-卡座， 11-卡口，12-九針串口，13-SATA串口，14-直流電機(jī)，15-減速齒輪組，16-同步輪，17-同步皮 帶，18-連接器，19-編碼器，20-橡膠基座，21-第二殼體，22-光敏元件，23-信號(hào)處理電路板， 24-傳輸接口，25-狀態(tài)指示L邸燈，26-第S殼體，27-控制顯示電路板，28-液晶顯示屏，29-輸入鍵盤。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施 方式不限于此。
[0041 ] 實(shí)施例1:
[0042] 如圖1所示，本實(shí)施例的數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)包括微調(diào)手輪驅(qū) 動(dòng)裝置1、干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2、控制數(shù)顯主機(jī)3、邁克爾遜干設(shè)儀4W及干設(shè)條紋觀測(cè)屏5,所述 干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2設(shè)置在干設(shè)條紋觀測(cè)屏5上，并與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1連接，所述控制數(shù)顯 主機(jī)3與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1連接。
[0043] 如圖1~圖5所示，所述微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1可實(shí)現(xiàn)微調(diào)手輪6順時(shí)針和逆時(shí)針轉(zhuǎn) 動(dòng)，并進(jìn)行動(dòng)鏡位移量記錄，驅(qū)動(dòng)微調(diào)手輪6轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)鏡位移測(cè)量精度0.1 wn;微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng) 裝置1包括第一殼體7、驅(qū)動(dòng)電路板8、驅(qū)動(dòng)組件9、卡座10、卡口 11、九針串口 12和SATA串口 13,所述卡座10安裝在第一殼體7上，將微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1固定在邁克爾遜干設(shè)儀4上;所 述驅(qū)動(dòng)電路板8、驅(qū)動(dòng)組件9和卡口 11設(shè)置在第一殼體7內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)電路板8的驅(qū)動(dòng)電路如 圖6所示，其與驅(qū)動(dòng)組件9連接，所述驅(qū)動(dòng)組件9與邁克爾遜干設(shè)儀4的微調(diào)手輪6連接，所述 卡口 11將邁克爾遜干設(shè)儀4的微調(diào)手輪6卡住;所述九針串口 12和SATA串口 13設(shè)置在第一殼 體7上，并與驅(qū)動(dòng)電路板8連接，所述九針串口 12通過(guò)數(shù)據(jù)線(九針串口線)與控制數(shù)顯主機(jī)3 連接，所述SATA串口 13通過(guò)數(shù)據(jù)線(SATA串口線)與干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2連接；
[0044] 所述驅(qū)動(dòng)組件9包括直流電機(jī)14、減速齒輪組15、同步輪16、同步皮帶17、連接器18 和編碼器19,所述直流電機(jī)14和減速齒輪組15安裝在橡膠基座20上，所述直流電機(jī)14與驅(qū) 動(dòng)電路板8連接，直流電機(jī)14的電機(jī)軸與減速齒輪組15連接，所述減速齒輪組15與同步輪16 相曬合，所述同步輪16通過(guò)同步皮帶17與連接器18連接，所述連接器18與邁克爾遜干設(shè)儀4 的微調(diào)手輪6連接，所述卡口 11設(shè)置在連接器18上，所述編碼器19與連接器18連接。
[0045] 微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1工作時(shí)，需要使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)微調(diào)手輪緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，而直流電 機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)容易產(chǎn)生抖動(dòng)，影響儀器精度，同時(shí)一般直流電機(jī)轉(zhuǎn)速較快，輸出力矩太小無(wú)法驅(qū)動(dòng) 微調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)；因此，本實(shí)施例的微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1采用直流電機(jī)14和減速齒輪組15實(shí)現(xiàn) 緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)和力矩較大的輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸，并安裝在橡膠基座20上，輸出轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過(guò)同步輪16和 同步皮帶17，驅(qū)動(dòng)卡口 11轉(zhuǎn)動(dòng)，同步皮帶17有進(jìn)一步的減震效果，隔離直流電機(jī)14和減速齒 輪組15轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)，最終保證動(dòng)力能平穩(wěn)傳輸?shù)轿⒄{(diào)手輪6,振幅不超過(guò)微米級(jí)，保證邁 克爾遜干設(shè)儀4正常工作，干設(shè)條紋清晰。
[0046] 針對(duì)目前市面上應(yīng)用最廣的WSM型和LWSM型邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào)手輪和傳動(dòng)系 統(tǒng)外殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用連接器18連接微調(diào)手輪6,并通過(guò)卡口 11卡住微調(diào)手輪6,卡口 11能 夠適應(yīng)不同大小的微調(diào)手輪6進(jìn)行快速夾緊，并可帶動(dòng)卡住的微調(diào)手輪6同步轉(zhuǎn)動(dòng);通過(guò)卡 座10將微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1固定到邁克爾遜干設(shè)儀4上，卡座10可根據(jù)邁克爾遜干設(shè)儀4的 傳動(dòng)系統(tǒng)外殼進(jìn)行調(diào)整固定;快拆式設(shè)計(jì)在不改變邁克爾遜干設(shè)儀4結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)快 速無(wú)損安裝，并支持在不需要自動(dòng)化測(cè)量時(shí)快速拆下，恢復(fù)邁克爾遜干設(shè)儀4的手動(dòng)操作。
[0047] 本實(shí)施例的編碼器19采用大于或等于1000P/R的編碼器，通過(guò)卡口 11測(cè)量微調(diào)手 輪6轉(zhuǎn)動(dòng)量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)鏡位移測(cè)量精度達(dá)O.lwn，比邁克爾遜干設(shè)儀4傳統(tǒng)的手動(dòng)測(cè)量精度1皿 提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0048] 如圖1、圖7~圖11所示，所述干設(shè)條紋檢測(cè)裝置2能夠檢測(cè)到微弱的干設(shè)條紋并能 使儀器在有燈光或自然光照明的明亮環(huán)境中工作，精確計(jì)數(shù)干設(shè)環(huán)的吞吐條紋;干設(shè)條紋 檢測(cè)裝置2包括第二殼體21、光敏元件22、信號(hào)處理電路板23、傳輸接口 24和狀態(tài)指示Lm)燈 25，所述光敏元件22設(shè)置在第二殼體21的一側(cè)，并對(duì)準(zhǔn)干設(shè)條紋觀測(cè)屏5;所述狀態(tài)指示LED 燈25設(shè)置在第二殼體21的另一側(cè);所述信號(hào)處理電路板23設(shè)置在第二殼體21內(nèi)，并與光敏 元件22和狀態(tài)指示Lm)燈25連接;所述傳輸接口 24設(shè)置在第二殼體21上，該傳輸接口 24與信 號(hào)處理電路板23連接，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1的SATA串口 13連接。
[0049] 所述信號(hào)處理電路板23上設(shè)有直流隔離電路、放大電路、低通濾波電路、滯回比較 器和微處理器，所述光敏元件22可W采用具有較寬的頻譜特性的光敏=極管或光敏二級(jí) 管，干設(shè)條紋的中屯、點(diǎn)連續(xù)吞吐現(xiàn)象下的明暗變化被干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2的光敏元件22檢測(cè) 到后，通過(guò)直流隔離電路、放大電路、低通濾波電路和滯回比較器，能夠檢測(cè)到微弱的干設(shè) 條紋，進(jìn)行準(zhǔn)確的條紋計(jì)數(shù);本實(shí)施例的干設(shè)條紋檢測(cè)裝置2具有對(duì)可見光寬域的適應(yīng)性的 特性，可W支持不同波長(zhǎng)的單色光在邁克爾遜干設(shè)儀4上自動(dòng)測(cè)量，使本實(shí)施例的自動(dòng)化測(cè) 量系統(tǒng)有較為廣泛的適應(yīng)性。
[0050] 本實(shí)施例的干設(shè)條紋檢測(cè)裝置2根據(jù)所檢測(cè)干設(shè)環(huán)中屯、的明顯吞吐頻率，對(duì)光敏 元件22所采集到的光電信號(hào)進(jìn)行直流分量隔離和相應(yīng)的低通濾波設(shè)計(jì)，使本實(shí)施例的自動(dòng) 化測(cè)量系統(tǒng)可在常見的室內(nèi)照明光源和自然光照明的環(huán)境中正常工作，改變了傳統(tǒng)邁克爾 遜干設(shè)儀4只能在黑暗環(huán)境中使用的限制。
[0051] 所述控制數(shù)顯主機(jī)3包括第=殼體26、控制顯示電路板27、液晶顯示屏28和輸入鍵 盤29，所述控制顯示電路板27設(shè)置在第=殼體26內(nèi)，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置1的 九針串口 12連接，所述液晶顯示屏28采用彩色的液晶顯示屏，所述輸入鍵盤29具有13鍵輸 入;所述控制顯示電路板27上設(shè)有微控制器(MicrocontrolIer化it，MCU)和蜂鳴器，所述 液晶顯示屏28和輸入鍵盤29設(shè)置在第=殼體26上，并與微控制器連接，所述蜂鳴器與微控 制器連接，用于在主機(jī)工作異常時(shí)進(jìn)行報(bào)警，整個(gè)控制原理如圖12所示；
[0052] 本實(shí)施例的控制數(shù)顯主機(jī)3采用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行控制，并使用液晶顯示屏28進(jìn)行 顯示，支持儀器校準(zhǔn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)和快速測(cè)量=種工作模式，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和波長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)計(jì) 算和實(shí)時(shí)顯示，能夠快速地完成實(shí)驗(yàn)和被測(cè)光波長(zhǎng)的測(cè)量結(jié)果，=種工作模塊具體如下： [0化3] 1、儀器校準(zhǔn)模式
[0054] 新安裝數(shù)顯式邁克爾遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)或改變被測(cè)量光源的數(shù)顯式邁克 爾遜干設(shè)儀需要進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，保證儀器能夠進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量，校準(zhǔn)結(jié)果包含：1)動(dòng)鏡滑塊 的最佳工作位置和活動(dòng)范圍；2)環(huán)境光干擾量;3)條紋計(jì)數(shù)頻率;4)微調(diào)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)速度；
[0055] 通過(guò)儀器校準(zhǔn)，能夠保證儀器能夠在有環(huán)境光的工作環(huán)境中正常工作，并控制動(dòng) 鏡滑塊工作在適合的位置保證邁克爾遜干設(shè)儀有較高的測(cè)量精度；同時(shí)，保證動(dòng)鏡滑塊工 作在適合的位置同時(shí)有助于降低邁克爾遜干設(shè)儀由于儀器本身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不完善和不規(guī)范 人工操作給儀器帶來(lái)的故障和損壞。
[0化6] 2、學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?br>[0057]按照目前高校實(shí)驗(yàn)教材的實(shí)驗(yàn)要求，支持學(xué)生輸入測(cè)量多組數(shù)據(jù)和每組條紋數(shù)， 測(cè)量結(jié)束后記錄每組條紋數(shù)對(duì)應(yīng)的動(dòng)鏡位移量，測(cè)量結(jié)果輸出到液晶屏，學(xué)生可W記錄并 按教材方法完成相關(guān)數(shù)據(jù)處理和結(jié)果計(jì)算等續(xù)下實(shí)驗(yàn);系統(tǒng)簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)過(guò)程中黑暗環(huán)境下 完成巨量條紋計(jì)數(shù)和對(duì)應(yīng)動(dòng)鏡位移量記錄的巨大工作量，提高實(shí)驗(yàn)效率，讓學(xué)生有更多的 時(shí)間了解邁克爾遜干設(shè)儀的設(shè)計(jì)原理和更多光學(xué)現(xiàn)象，真正掌握實(shí)驗(yàn)的目的。
[0化引 3、快速測(cè)量模式
[0059 ]在快速測(cè)量模式下直接啟動(dòng)設(shè)備，系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)測(cè)量并計(jì)算被測(cè)光的波長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)顯 示到液晶屏上，因邁克爾遜干設(shè)儀的特點(diǎn)，系統(tǒng)進(jìn)行逐差法計(jì)算獲得更準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果;動(dòng) 態(tài)測(cè)量模式下干設(shè)環(huán)變化500環(huán)后系統(tǒng)可獲得逐差法所需的足夠的數(shù)據(jù)，顯示的被測(cè)光波 長(zhǎng)動(dòng)態(tài)顯示結(jié)果趨于穩(wěn)定，此時(shí)所得到測(cè)量準(zhǔn)確結(jié)果，約1分鐘出結(jié)果;傳統(tǒng)手動(dòng)測(cè)量至少 40分鐘到60分鐘才能得到測(cè)量數(shù)據(jù)、計(jì)算出被測(cè)光波長(zhǎng)結(jié)果;顯而易見，整個(gè)數(shù)顯式邁克爾 遜干設(shè)儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)提高了測(cè)量效率。
[0060] 如圖1~圖12所示，本實(shí)施例的自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括W下步驟：
[0061] S1、控制數(shù)顯主機(jī)3根據(jù)用戶的測(cè)量設(shè)定，通過(guò)串口將控制信號(hào)傳遞到微調(diào)手輪驅(qū) 動(dòng)裝置1的驅(qū)動(dòng)電路板8上；
[0062] S2、驅(qū)動(dòng)電路板根據(jù)接收到的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)減速齒輪組 15、同步輪16和同步皮帶17,帶動(dòng)卡口 11與編碼器19同軸剛性連接同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使微調(diào)手輪6 同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使邁克爾遜干設(shè)儀4的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退，通過(guò)編碼器19旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)獲得動(dòng)鏡位 移量數(shù)據(jù)；
[0063] S3、邁克爾遜干設(shè)儀的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退時(shí)，干設(shè)條紋觀測(cè)屏5的干設(shè)條紋產(chǎn)生連續(xù) 的吞吐的現(xiàn)象，干設(shè)條紋中屯、點(diǎn)連續(xù)吞吐現(xiàn)象下的明暗變化被干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2的光敏元 件22檢測(cè)到，光敏元件22根據(jù)檢測(cè)到的光亮度強(qiáng)弱變化，轉(zhuǎn)換為含直流分量的微弱電信號(hào)， 信號(hào)處理電路板23對(duì)含直流分量的微弱電信號(hào)進(jìn)行處理，輸出與干設(shè)環(huán)中屯、明暗變化同步 的計(jì)數(shù)信號(hào)，進(jìn)而獲得干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù);干設(shè)環(huán)測(cè)量裝置2在工作時(shí)，狀態(tài)指示LED 燈25同步閃爍，指示儀器信號(hào)采集正常；其中，信號(hào)處理電路板23對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處 理，輸出與干設(shè)環(huán)中屯、明暗變化同步的計(jì)數(shù)信號(hào)，進(jìn)而獲得干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，具體 為：
[0064] 含直流分量的微弱電信號(hào)通過(guò)直流隔離電路獲得微弱的交流信號(hào)，然后將交流信 號(hào)通過(guò)放大電路進(jìn)行一級(jí)放大，通過(guò)低通濾波電路得到與干設(shè)環(huán)明暗變化頻率相同的正弦 信號(hào)，正弦信號(hào)通過(guò)放大電路二級(jí)放大后，進(jìn)入滯回比較器整形，得到與干設(shè)環(huán)明暗變化同 步的方波計(jì)數(shù)信號(hào)，通過(guò)微處理器獲得干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
[0065] S4、信號(hào)處理電路板將干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)傳送給驅(qū)動(dòng)電路板，驅(qū)動(dòng)電路板 將動(dòng)鏡位移量數(shù)據(jù)和干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)傳送給控制數(shù)顯主機(jī)3的控制顯示電路板， 控制顯示電路板上的微控制器將接收到的動(dòng)鏡位移量數(shù)據(jù)和干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn) 行處理和運(yùn)算，根據(jù)波長(zhǎng)計(jì)算公式和逐差法計(jì)算出被測(cè)量光的波長(zhǎng)，并根據(jù)用戶的需要，將 波長(zhǎng)計(jì)算結(jié)果、干設(shè)環(huán)吞吐變化計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)和動(dòng)鏡位移量數(shù)據(jù)顯示到液晶顯示屏28上;其中， 根據(jù)波長(zhǎng)計(jì)算公式和逐差法計(jì)算出被測(cè)量光的波長(zhǎng)，具體為：
[0067]
[0066] I)利用標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)公式，如下：
[0068] 逐差法進(jìn)行波長(zhǎng)計(jì)算，如下：
[0069]
[0070]
[0071]
[0072]
[0073] f果求平均值，可W得到最后的波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果，如下：
[0074]
[0075] 綜上所述，本實(shí)用新型系統(tǒng)利用微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置可W將邁克爾遜干設(shè)儀的微調(diào) 手輪卡住，帶動(dòng)微調(diào)手輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使邁克爾遜干設(shè)儀的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退，并且采用控制數(shù) 顯主機(jī)進(jìn)行控制和顯示，實(shí)現(xiàn)了邁克爾遜干設(shè)儀的數(shù)顯式一體化，省去了高價(jià)的電腦配置， 使整個(gè)系統(tǒng)具有在同類產(chǎn)品中使用更廣泛、性價(jià)比更高等優(yōu)點(diǎn)。
[0076] W上所述，僅為本實(shí)用新型專利優(yōu)選的實(shí)施例，但本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍并 不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型專利所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本 實(shí)用新型專利的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加 W等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型專利 的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置、干涉 環(huán)測(cè)量裝置、控制數(shù)顯主機(jī)、邁克爾遜干涉儀以及干涉條紋觀測(cè)屏;所述微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置 將邁克爾遜干涉儀的微調(diào)手輪卡住，帶動(dòng)微調(diào)手輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使邁克爾遜干涉儀的動(dòng)鏡前 進(jìn)或后退;所述干涉環(huán)測(cè)量裝置設(shè)置在干涉條紋觀測(cè)屏上，并與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接;所 述控制數(shù)顯主機(jī)與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述微 調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置包括第一殼體、驅(qū)動(dòng)電路板、驅(qū)動(dòng)組件、卡座、卡口、九針串口和SATA串口， 所述卡座安裝在第一殼體上，將微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置固定在邁克爾遜干涉儀上;所述驅(qū)動(dòng)電 路板、驅(qū)動(dòng)組件和卡口設(shè)置在第一殼體內(nèi)，所述驅(qū)動(dòng)電路板與驅(qū)動(dòng)組件連接，所述驅(qū)動(dòng)組件 與邁克爾遜干涉儀的微調(diào)手輪連接，所述卡口將邁克爾遜干涉儀的微調(diào)手輪卡住;所述九 針串口和SATA串口設(shè)置在第一殼體上，并與驅(qū)動(dòng)電路板連接，所述九針串口通過(guò)數(shù)據(jù)線與 控制數(shù)顯主機(jī)連接，所述SATA串口通過(guò)數(shù)據(jù)線與干涉環(huán)測(cè)量裝置連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū) 動(dòng)組件包括直流電機(jī)、減速齒輪組、同步輪、同步皮帶、連接器和編碼器，所述直流電機(jī)和減 速齒輪組安裝在橡膠基座上，所述直流電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路板連接，直流電機(jī)的電機(jī)軸與減速 齒輪組連接，所述減速齒輪組與同步輪相嚙合，所述同步輪通過(guò)同步皮帶與連接器連接，所 述連接器與邁克爾遜干涉儀的微調(diào)手輪連接，所述卡口設(shè)置在連接器上，所述編碼器與連 接器連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所 述干涉環(huán)測(cè)量裝置包括第二殼體、光敏元件、信號(hào)處理電路板、傳輸接口和狀態(tài)指示LED燈， 所述光敏元件設(shè)置在第二殼體的一側(cè)，并對(duì)準(zhǔn)干涉條紋觀測(cè)屏;所述狀態(tài)指示LED燈設(shè)置在 第二殼體的另一側(cè);所述信號(hào)處理電路板設(shè)置在第二殼體內(nèi)，并與光敏元件和狀態(tài)指示LED 燈連接;所述傳輸接口設(shè)置在第二殼體上，該傳輸接口與信號(hào)處理電路板連接，并通過(guò)數(shù)據(jù) 線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的SATA串口連接。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述編 碼器采用大于或等于1000P/R的編碼器。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述信 號(hào)處理電路板上設(shè)有直流隔離電路、放大電路、低通濾波電路、滯回比較器和微處理器，所 述光敏元件采用光敏三極管或光敏二極管。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述控 制數(shù)顯主機(jī)包括第三殼體、控制顯示電路板、液晶顯示屏和輸入鍵盤，所述控制顯示電路板 設(shè)置在第三殼體內(nèi)，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置的九針串口連接;所述控制顯示電 路板上設(shè)有微控制器，所述液晶顯示屏和輸入鍵盤設(shè)置在第三殼體上，并與微控制器連接。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述控 制顯示電路板上還設(shè)有蜂鳴器，所述蜂鳴器與微控制器連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種數(shù)顯式邁克爾遜干涉儀自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置、干涉環(huán)測(cè)量裝置、控制數(shù)顯主機(jī)、邁克爾遜干涉儀以及干涉條紋觀測(cè)屏；所述微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置將邁克爾遜干涉儀的微調(diào)手輪卡住，帶動(dòng)微調(diào)手輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使邁克爾遜干涉儀的動(dòng)鏡前進(jìn)或后退；所述干涉環(huán)測(cè)量裝置設(shè)置在干涉條紋觀測(cè)屏上，并與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接；所述控制數(shù)顯主機(jī)與微調(diào)手輪驅(qū)動(dòng)裝置連接。本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)精巧、合理，使用方便，滿足了邁克爾遜干涉儀工作時(shí)的平穩(wěn)運(yùn)行的要求，保證了邁克爾遜干涉儀的測(cè)量精度，具有在同類產(chǎn)品中使用更廣泛、性價(jià)比更高等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01J9/02
【公開號(hào)】CN205384092
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620101725
【發(fā)明人】黎碧蓮, 黃金培
【申請(qǐng)人】黎碧蓮, 黃金培
【公開日】2016年7月13日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日