專利名稱：一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理教學實驗儀器領(lǐng)域，具體涉及一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法及裝置。
背景技術(shù)：
使用邁克爾遜干涉儀測激光波長實驗是大學物理實驗中一個重要實驗項目，實驗中的關(guān)鍵要讀出光的干涉條紋的數(shù)量，要求連續(xù)數(shù)幾百個“冒出”或“縮進”的干涉條紋，在做實驗的時候因長時間用眼緊緊盯住細小的干涉條紋進行計數(shù)相當吃力，而且有時因眼睛疲勞容易發(fā)生計數(shù)錯誤，導致較大的實驗誤差。而且，同一臺邁克爾遜干涉儀由不同的人操作或由同一個人不同次操作，最終數(shù)出的干涉條紋數(shù)可能相差很大，甚至需要重做，綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)對于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋的計數(shù)既費時又費力，效率非常低下而且容易出錯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種計數(shù)準確度高、抗干擾性強、計數(shù)效率高的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法及裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法，其實施步驟如下:初始化干涉條紋計數(shù)值為O ;將光電傳感器對準邁克爾遜干涉儀毛玻璃上產(chǎn)生的干涉條紋，調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀的鼓輪使干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進；在所述干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進的過程中，采集所述光電傳感器輸出的模擬電壓信號，將所述模擬電壓信號過濾除去50HZ的人工照明裝置光源干擾信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，將所述數(shù)字電壓信號進行二值化處理轉(zhuǎn)換為高電平或低電平，當檢測到數(shù)字電壓信號從低電平向高電平跳變時，將所述干涉條紋計數(shù)值加I并輸出。作為本發(fā)明用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法的進一步改進:所述將模擬電壓信號過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號具體是指將模擬電壓信號通過截止頻率為30Hz、帶內(nèi)波動為ldB、阻帶抑制度為30dB的低通有源濾波電路過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號。所述將數(shù)字電壓信號進行二值化處理轉(zhuǎn)換為高電平或低電平的詳細步驟如下:I)預先調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀的鼓輪使邁克爾遜干涉儀毛玻璃上的干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進，采集光電傳感器輸出的模擬電壓信號，將所述模擬電壓信號過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，獲取數(shù)字電壓信號中的電壓最大值和電壓最小值，根據(jù)所述電壓最大值和電壓最小值分別設置電壓上閾值和電壓下閾值；2)對光電傳感器當前輸出的數(shù)字電壓信號進行判斷，將光電傳感器當前輸出的數(shù)字電壓信號轉(zhuǎn)換為高電平或者低電平；當數(shù)字電壓信號從小于電壓下閾值上升到大于電壓上閾值時，輸出高電平；當數(shù)字電壓信號從大于電壓上閾值下降到小于電壓下閾值時，輸出低電平；當數(shù)字電壓信號處于高電平階段時，若數(shù)字電壓信號值下降但沒有小于電壓下閾值則保持輸出高電平狀態(tài)；當數(shù)字電壓信號處于低電平階段時，若數(shù)字電壓信號值上升但沒有大于電壓上閾值則保持輸出低電平狀態(tài)。 所述根據(jù)電壓最大值和電壓最小值分別設置電壓上閾值和電壓下閾值具體是指分別根據(jù)式(I)設置電壓下閾值、根據(jù)式(2)設置電壓上閾值；
權(quán)利要求
1.一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法，其特征在于實施步驟如下:初始化干涉條紋計數(shù)值為O ;將光電傳感器對準邁克爾遜干涉儀毛玻璃上產(chǎn)生的干涉條紋，調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀的鼓輪使干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進；在所述干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進的過程中，采集所述光電傳感器輸出的模擬電壓信號，將所述模擬電壓信號過濾除去50HZ的人工照明裝置光源干擾信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，將所述數(shù)字電壓信號進行二值化處理轉(zhuǎn)換為高電平或低電平，當檢測到數(shù)字電壓信號從低電平向高電平跳變時，將所述干涉條紋計數(shù)值加I并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法，其特征在于:所述將模擬電壓信號過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號具體是指將模擬電壓信號通過截止頻率為30Hz、帶內(nèi)波動為ldB、阻帶抑制度為30dB的低通有源濾波電路過濾除去50Hz的人工照明裝置 光源干擾信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法，其特征在于，所述將數(shù)字電壓信號進行二值化處理轉(zhuǎn)換為高電平或低電平的詳細步驟如下: 1)預先調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀的鼓輪使邁克爾遜干涉儀毛玻璃上的干涉條紋相對光電傳感器冒出或縮進，采集光電傳感器輸出的模擬電壓信號，將所述模擬電壓信號過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，獲取數(shù)字電壓信號中的電壓最大值和電壓最小值，根據(jù)所述電壓最大值和電壓最小值分別設置電壓上閾值和電壓下閾值； 2)對光電傳感器當前輸出的數(shù)字電壓信號進行判斷，將光電傳感器當前輸出的數(shù)字電壓信號轉(zhuǎn)換為高電平或者低電平；當數(shù)字電壓信號從小于電壓下閾值上升到大于電壓上閾值時，輸出高電平；當數(shù)字電壓信號從大于電壓上閾值下降到小于電壓下閾值時，輸出低電平；當數(shù)字電壓信號處于高電平階段時，若數(shù)字電壓信號值下降但沒有小于電壓下閾值則保持輸出高電平狀態(tài)；當數(shù)字電壓信號處于低電平階段時，若數(shù)字電壓信號值上升但沒有大于電壓上閾值則保持輸出低電平狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法，其特征在于:所述根據(jù)電壓最大值和電壓最小值分別設置電壓上閾值和電壓下閾值具體是指分別根據(jù)式⑴設置電壓下閾值、根據(jù)式⑵設置電壓上閾值；
5.一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)裝置，其特征在于:包括主機箱(1)，所述主機箱(I)內(nèi)設有主控電路板(2)和用于為主控電路板(2)供電的電源電路板(3)，所述主機箱(I)上設有電源開關(guān)(11)、電源插座(12)、金屬軟管(13)、按鍵單元(14)、和液晶顯示屏(15)，所述主控電路板(2)上設有依次相連的前端放大電路(21)、50Ηζ光源濾波電路(22)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(23)、微處理器(24);所述電源開關(guān)(11)、電源插座(12)分別通過導線與電源電路板(3)相連，所述金屬軟管(13)的端部設有光電傳感器(131)，所述光電傳感器(131)的輸出端通過設于金屬軟管(13)內(nèi)的電纜與前端放大電路(21)相連；所述按鍵單元(14)、液晶顯示屏(15)分別通過導線與微處理器(24)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)裝置，其特征在于:所述50Hz光源濾波電路(22)為截止頻率為30Hz，帶內(nèi)波動為ldB，阻帶抑制度為30dB的低通有源濾波電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)裝置，其特征在于:所述主控電路板(2)還包括聲音提示電路(25)，所述聲音提示電路(25)與微處理器(24)的輸出端相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)裝置，其特征在于:所述主機箱(I)上還設有用于指示電源通電狀態(tài)的電源指示燈(16)，所述電源指示燈(16)與主控電路板(2)相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8所述的用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)裝置，其特征在于:所述電源電路板(3)上設有依次相連的變壓器(31)、整流橋(32)和穩(wěn)壓電路(33)，所述變壓器(31)分別通過導線與電源開關(guān)(11)、電源插座(12)相連，所述穩(wěn)壓電路(33)通過導線與主控 電路板(2)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于邁克爾遜干涉儀的干涉條紋自動計數(shù)方法及裝置，方法步驟如下初始化干涉條紋計數(shù)值，將光電傳感器對準干涉條紋，調(diào)節(jié)邁克爾遜干涉儀的鼓輪同時采集光電傳感器輸出的模擬電壓信號，過濾除去50Hz的人工照明裝置光源干擾信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號，將數(shù)字電壓信號進行二值化處理轉(zhuǎn)換為高電平或低電平，當檢測到從低電平向高電平跳變時，將干涉條紋計數(shù)值加1并輸出；裝置包括帶有主控電路板和電源電路板的主機箱，主機箱上設有電源開關(guān)、電源插座、金屬軟管、按鍵單元、液晶顯示屏和電源指示燈，主控電路板上設有前端放大電路、50Hz光源濾波電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器。本發(fā)明具有計數(shù)準確度高、抗干擾性強、計數(shù)效率高等優(yōu)點。
文檔編號G01J9/02GK103090979SQ20131004368
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月2日
發(fā)明者鄧敏, 王永建 申請人:長沙理工大學