CN102314790A - 等厚干涉实验装置 - Google Patents

Abstract

一种等厚干涉实验数据的采集、传送和实时处理装置，包括：等厚干涉产生装置、显微镜机、电子数显卡尺、嵌有单片机的电路板、射频发射模块、显示器、用于实验数据收集和实时处理的配置射频接收模块的计算机和数据处理程序，等厚干涉实验使用显微镜进行观察，其特征在于：该装置配有电子数显卡尺，电子数显卡尺测量牛顿环的半径，该电子数显卡尺同单片机相连接，单片机会将电子数字标尺显示的数据内容实时传送给并显示在与单片机相连接的显示器上，学生全部测量所需数据后，按嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经射频发射模块发送到所述计算机上，由计算机接收后再对数据进行存储和后续处理。

Description

等厚干涉实验装置

技术领域

本发明涉及一种大学物理实验装置，主要涉及一种等厚干涉实验数据的采集、传送和实时处理系统，属于大学物理实验仪器领域。

背景技术

等厚干涉实验是大学物理实验教学的基本实验之一。目前国内大多数高校采用的都是传统的等厚干涉实验仪。几十年的实验教学证明，传统的等厚干涉实验仪存在几个主要缺点：(1)由于目前近视学生比较多，通过显微镜观察调节非常吃力；实验中，学生在读取条纹数的过程中，需要不断重复的动作：通过显微镜观察、读取标尺上的数值、在实验报告记录纸上记录实验数据，如此反复，很容易出现视疲劳而引起条纹记数错误，而且如果中途出现碰撞、振动等干扰还会造成记数失败。这些因素往往是学生花费较长实验时间和出现人为测量误差的主要原因；(2)由于读数显微镜视场范围较小，实验的观察效果欠佳。现在有研究人员将电子耦合器件(CCD)应用到该实验中，电子耦合器件将采集到的大范围干涉条纹传输连接到电脑，方便观察者在电脑中进行观察和数据分析。但是这样做每台等厚干涉实验仪都要配备一台电脑，需要大量的资金投入，存在一定程度的浪费。

目前，国内高校的等厚干涉实验过程都是学生在显微镜中观察，记录视野中的条纹数，然后读取等厚干涉实验仪上标尺的读数，再对读数进行手抄，所提交的实验报告都是以手抄的实验数据为基础的。这样的实验过程存在三个问题，第一：对于学生的实验掌握程度不易了解，众所周知，学生之间的抄袭现象是普遍存在的，如果学生在实验后抄袭了他人的实验数据，并以此来提交实验报告，实验老师对此并不能及时发现，因为学生的数据记录过程完全是独立于老师的，这样导致的后果就是老师对于学生的实验掌握程度不能具有一个很好的了解，进而导致对于教学质量的评估出现偏差；第二，学生在数据记录过程中费时、费力，数据彼此间分立，容易产生错误；第三，实验教师对学生数据的处理多凭经验，在评分过程中不可避免的出现偏差。

本发明就是针对上述的问题而提出的，提供一种等厚干涉实验数据的采集、传送和实时处理系统，只需对传统等厚干涉实验仪进行改装，改装费用低廉，其能够实现传统等厚干涉实验的项目，而且方便准确的读取实验数据、传送数据、实时处理实验数据。在教学中，可以根据实验需要，随时更改实验内容，简单、易行。

发明内容

根据本发明的一实施例，提供了一种等厚干涉实验数据的采集、传送和实时处理系统，包括：等厚干涉产生装置、显微镜、电子数显卡尺、嵌有单片机电路板、射频无线传输模块、液晶显示器、用于实验数据收集和实时处理的计算机和数据处理程序。

等厚干涉实验使用显微镜进行观察，现有技术很成熟，在此不再进行赘述。本发明的特征在于：本等厚干涉实验仪上配有电子数显卡尺，该电子数显卡尺同单片机相连接，单片机会将电子数字标尺显示的数据内容实时传送给并显示在连接在单片机上的液晶显示器上。学生全部测量所需数据后，按嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经射频发射模块发送到老师的计算机上，由计算机接收后再对数据进行后续处理。

通过上述装置，就解决了前述的问题。实验中，学生不必在显微镜、标尺、实验报告记录纸上来回反复，只需专心致志的观察显微镜视场中的条纹，当需要记录数据的时候，按下电子数显卡尺上的“记录”按钮，数据自动经单片机传输给显示器；每进行一次实验之后，学生都能实时的在显示器上看到该次的实验数据，也即条纹的尺寸数据，如果对于实验结果不满意，可直接将数据删除，重新进行实验，其最后看到的是一个整体的全部的实验数据；再者，学生每次实验完毕后，都需要将包含有个人信息的实验数据发送到老师的计算机上，能够保证老师看到每个学生原始的实验数据，有效的防止了学生之间抄袭现象的发生；第三，采用此系统，计算机程序将实验数据处理并存储后，可随时调用，作为教师在给定实验报告分数时的客观依据，从而进行方便、公正的实验评价；第四，本装置是对传统等厚干涉仪的改造，只需增加少量电子元器件，即可实现一台教师用计算机对多个学生组实验装置的数据存储和处理，费用低廉。

附图说明

图1为显微镜结构示意图；

图2为等厚干涉实验装置数据的采集、传送和接收模块示意图；

图3为在液晶显示器上看到的实验数据显示格式(以牛顿环实验为例)。

在上述图中，1表示目镜，2表示目镜座，3表示锁紧螺钉，4表示目镜管，5表示棱镜盒，6表示锁紧手柄，7表示手轮，8表示镜管，9表示电子数显卡尺，10表示读数鼓轮，11表示物镜，12表示反光镜，13表示小手轮，14表示底座，15表示压板，16表示大手柄，17表示支架，18表示十字孔支孔，19表示支杆，20表示小手柄，21表示单片机，22表示显示器，23表示射频发射模块，24表示配有射频接收模块的计算机。

具体实施例

图1示出了本发明中读数显微镜的结构示意图，该机械部分与现有技术中的等厚干涉仪基本一致，在传统等厚干涉仪9表示标尺，本发明中改为电子数显卡尺。

本发明的特征在于其还包括数据的采集、传送和接收模块。当学生通过显微镜看到等厚干涉条纹时，以牛顿环为例，通过移动电子数显卡尺测量牛顿环不同条纹的半径，其数据可以直接显示在电子数显卡尺上，同时，电子数显卡尺与单片机相连接，当学生需要记录数据的时候，只需按下电子数显卡尺上的“记录”按钮，电子数显卡尺的读数会传输给单片机，单片机再传输该数据到一个与其相连接的显示器上，并且，嵌有单片机的电路板上还设置有“发送”按钮和射频发射模块，通过按下所述“发送”按钮，所述射频发射模块会将包含有学生信息和上述数据的数据包传送到老师计算机上的射频接收模块，接收后在该计算机上存储和处理。

显示器：单片机芯片采集过来的数据，由一个8时TFT液晶显示器将实验内容和数据全部显示出来。学生通过液晶屏观察的实验数据具有整体感，可以通过对比不同测量组的数据，判断实验中可能存在的操作错误。对于错误数据，可由嵌有单片机的电路板上的“删除”键直接删除。使用者还可以根据实验中数据多少的不同，选择不同的、合适尺寸的液晶显示器。

显示器上的显示格式如图3所示。

数据传送：实验数据临时存储在单片机中，嵌有单片机的电路板上设置有“发送”按钮，按一下该按钮，则数据经射频模块通过射频无线信号发送出去。

数据接收：计算机上插有射频适配器做为射频接收模块，可以接收射频信号。

数据实时处理：计算机上有编写好的程序，读取射频适配器接收到的数据，存储实验数据到以学生学号和姓名为文件名的文件中，作为数据备份。同时，计算机程序还可对实验数据进行处理，处理后的结果实时显示在计算机屏幕上，以方便教学的老师实时判断学生做的实验好坏，以及为批改实验报告提供客观依据，方便教师甄别学生数据的准确度。

如果想更改部分实验内容，只需在单片机内重新写入程序，调整液晶屏显示内容，改写计算机处理程序，可节约大量仪器更新和改造费用。

Claims (3)

1.一种等厚干涉实验数据的采集、传送和实时处理装置，包括：等厚干涉产生装置、显微镜机、电子数显卡尺、嵌有单片机的电路板、射频发射模块、显示器、用于实验数据收集和实时处理的配置射频接收模块的计算机和数据处理程序，等厚干涉实验使用显微镜进行观察，其特征在于：该装置配有电子数显卡尺，电子数显卡尺测量牛顿环的半径，该电子数显卡尺同单片机相连接，单片机会将电子数字标尺显示的数据内容实时传送给并显示在与单片机相连接的显示器上，学生全部测量所需数据后，按嵌有单片机的电路板上的“发送”按钮，包含上述数据和学生编号和姓名的数据包经射频发射模块发送到所述计算机上，由计算机接收后再对数据进行存储和后续处理。

2.根据权利要求1所述的装置，所述显示器为液晶显示器。

3.根据权利要求1所述的装置，所述嵌有单片机的电路板上还设置有“删除”键，用于在实验过程中删除操作错误的实验数据。

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