[实用新型]基于棘轮计数机构的迈克耳逊干涉仪检测器

说明书

技术领域

本实用新型属于大学物理实验装备技术领域，主要适用于大学物理实验教学。

背景技术

迈克耳逊干涉仪测激光波长实验在大学物理实验中占有重要地位。实验中，要求实验者连续观察数百个“冒出”或“缩进”的干涉条纹。目前，迈克尔逊干涉仪检测系统的设计思路主要是：利用一个光敏电阻或者可逆式干涉条纹计数器接收光圈，然后利用步进电机或者人为读取光镜移动距离，最后利用单片机，CCD图像传感器或者FPGA芯片来处理和记录数据。目前已知的迈克尔逊干涉仪检测器，成本比较高，测量存在误差，而且太过依赖电控计数，不利于学生对实验的学习以及动手能力的提高。同时由于实验步骤繁琐，耗时较长，长时间的观察激光散射会对人眼造成很大的伤害，且读取数据容易出现误差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有技术中存在的问题，设计一种使用简便、测量精确的基于棘轮计数机构的迈克耳逊干涉仪检测器，保护实验者视力，提高教学质量，提高测量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于棘轮计数机构的迈克耳逊干涉仪检测器，其特征在于：主要包括基座、设置于基座上的伸缩支撑机构、设置在伸缩支撑机构末端的光屏、以及与光屏成直线设置能够在伸缩支撑机构上滑动的光镜；光镜上设置棘轮棘爪计数机构；基座附近设置单片机系统，光屏上设置光敏电阻，光敏电阻、伸缩支撑机构、棘轮棘爪计数机构分别与单片机系统电连接。

上述技术方案中，所述棘轮棘爪计数机构包括相互配合的棘轮、棘爪、和直弹簧；棘爪可旋转的设置在光镜滑轨上，直弹簧一端往下扣合固定在基座上，另一端挂扣在棘爪上，直弹簧产生往下拉力使棘爪压紧棘轮并与棘轮齿形啮合；棘轮与棘爪分别通过导线与单片机系统相连形成回路。

上述技术方案中，光敏电阻偏心放置在光屏上。

上述技术方案中，单片机系统包括两块STC89C52RC单片机芯片板和液晶显示屏，主板引脚与光敏电阻相连，液晶显示屏与主板相连，副板引脚与棘轮棘爪计数机构相连。

上述技术方案中，两芯片主板和副板的引脚D1、D2互相连接通信；光敏电阻模块D0引脚与主板测试引脚D0相连；副板D3脚通过导线与棘轮相连，副板GND脚通过导线与棘爪相连；当棘轮转动时棘爪与棘轮分离，电路断开连接。

由此，本实用新型利用光敏电阻作为探测器，通过调节阈值，将明暗条纹的光强模拟信号变化转换成电平数字信号变化；棘轮棘爪机构两端分别与电路相连，通过记录电路通断来记录棘轮棘爪的离合次数，棘轮每转动一格，电路会断开一次，从而产生一次低电平信号。

采用本实用新型，能够利用棘轮棘爪计数机构读取平面镜移动距离，利用光敏电阻模块读取光屏上光圈吞吐的个数。与现有的检测器设计方案比较而言，本实用新型结构简单，稳定性好，测量准确性高，价格低廉。

本装置使用两个单片机分别采集两组电平信号，两单片机通过协议互联，并将计数值输出至LCD1602液晶显示屏上，其中Numbers为条纹变化数，Distance为棘轮转动的齿数，亦即为光镜M1移动的距离，在Numbers记到50，100，150，200……时记录下Distance的数值，通过公式计算出最终结果。

棘轮棘爪机构取代原微调手轮，利用直弹簧一端扣合基座，一端扣合棘爪，弹簧产生拉力，使棘爪压紧棘轮，棘轮与棘爪分别通过导线与单片机引脚相连，形成回路，其中棘轮连接D3脚，棘爪连接GND脚。

本实用新型产生的有益效果是：以光敏电阻取代了人眼读取吞吐条纹数的办法，避免了长时间观察激光对人眼的损伤，以及因视觉疲劳造成的错数，漏数等。同时，该实用新型采用棘轮棘爪计数机构记录光镜的移动距离，避免人为读数产生误差，换算简单，实验结果可以保证精度，相较于其他实现方式机械结构更为简单，成本更低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型基于棘轮计数机构的迈克耳逊干涉仪检测器整体结构示意图；

图2为本实用新型中的棘轮棘爪机构示意图；

附图1-2中各附图标记如下：光敏电阻1、光屏2、棘轮3、棘爪4、直弹簧5、单片机系统6、导线7、伸缩支撑机构8、光镜9、光镜滑轨10、基座11。

图3为本实用新型中的光敏电阻模块电路示意图；

图4为本实用新型单片机系统电路图；

图5为本实用新型记录的光圈示意图。

具体实施方式