CN106017304B - 一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种用于迈克尔逊干涉仪的He‑Ne激光传感器，在迈克尔逊干涉仪观察屏的前面装有一块凸透镜，且观察屏被调整处于凸透镜的焦平面上；单片机开发板外挂在观察屏前方，仅单片机开发板的接收器单独安放在观察屏的毛玻璃片上；所述单片机开发板包括单片机、接收器、计数器、指示器以及辅助电路，单片机的四组I/O引脚分别连接到单片机开发板的接收器、计数器、指示器以及辅助电路。本发明将传统手动操作转化为机械自动运作，在迈克尔逊干涉仪装置调整好后，操作者就可以通过旋转手轮观察计数显示器上条纹“涌出”或“陷入”的总条数。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器。
背景技术
传统的迈克尔逊干涉仪，主要是采用WSM-100型，大学物理课程《迈克尔逊干涉仪的调整与使用》中，系统主要由：迈克尔逊干涉仪(WSM-100)、He-Ne激光器、钠光灯、毛玻璃屏、扩束镜五部分构成。
He-Ne激光传感器属于光电式传感器，其工作原理是光电效应，可以有效地实现光信号与电信号之间的转换。He-Ne激光传感器安装在观察屏上，主要实现的功能是：He-Ne激光作为发射端发射出的激光信号，位于传感器上的接收端接收信号并做出反应而实现光电信号的转换，经初步转换的电信号由传感器主体单片机开发板完成后续的信号处理以及计算等相应功能。
迈克尔逊干涉仪对光的波长测定并且对仪器精密度要求十分的高，而传统教学的WSM-100型对He-Ne激光波长的测定主要是学生手动调整和操作中得出结果，这里存在着操作繁琐、实验误差大等弊端。
发明内容
本发明提出一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，解决了传统教学的WSM-100型对He-Ne激光波长的测定主要是学生手动调整和操作中得出结果，存在操作繁琐、实验误差大等弊端的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，在迈克尔逊干涉仪观察屏的前面装有一块凸透镜，且观察屏被调整处于凸透镜的焦平面上；单片机开发板外挂在观察屏前方，仅单片机开发板的接收器单独安放在观察屏的毛玻璃片上；
所述单片机开发板包括单片机、接收器、计数器、指示器以及辅助电路，单片机的四组I/O引脚分别连接到单片机开发板的接收器、计数器、指示器以及辅助电路。
可选地，所述接收器为雪崩型光电二极管。
可选地，所述计数器为四位八段共阴极数码管，记载通过的He-Ne激光明纹条数。
可选地，所述指示器与所述接收器串联连接在接收器附近，每次灯亮则响应接收器成功感应一条He-Ne激光明纹。
本发明的有益效果是：
将传统手动操作转化为机械自动运作，在迈克尔逊干涉仪装置调整好后，操作者就可以通过旋转手轮观察计数显示器上条纹“涌出”或“陷入”的总条数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器的系统结构示意图；
图2为本发明一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器的单片机开发板的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明在传统的WAM-100型迈克尔逊干涉仪装置上安装上一块PLC控制模板以及一块附加的凸透镜，将试验中He-Ne激光的光信号成功的转化为模拟数字电信号，再结合微型计算机技术，有效地简化了传统实验方案的操作步骤，大大提高了实验结果的科学性与精确性。
如图1所示，本发明在观察屏的前面装有一块凸透镜，且观察屏被调整处于凸透镜的焦平面上。单片机开发板外挂在观察屏前方，仅单片机开发板的接收器单独安放在观察屏的毛玻璃片上。
He-Ne激光传感器的核心是单片机开发板，如图2所示，单片机开发板包括5个部分，其核心部分是一块ATM89C51型单片机，为双列直插式、40个I/O引脚、4KB内部存储。单片机内已烧录好“Keil”软件编译生成的“Hex文件”。
单片机的P0、P1、P2、P3四组8位I/O引脚分别连接到单片机开发板的其他四个部分，包括：接收器、计数器、指示器以及辅助电路。
接收器，优选雪崩型光电二极管，其作为接收器，灵敏度十分重要。由于He-Ne激光经过多次反射、折射，部分能量已经损失，而雪崩型二极管作为将光信号转化为电信号的光电传感器件，具有电流线性良好、量子效率高、成本低、体积小、寿命长及无需高电压等优点，且它的频率特效好，适宜于快捷变化的光信号检测，从190nm到1100nm的响应光谱范围，完全适应可见光He-Ne激光波长的检测标准。
计数器，优选四位八段共阴极数码管，作为“计数显示器”，详细记载通过的He-Ne激光明纹条数。
指示器，优选一个工作电压为5V左右的绿色小Led灯，其与雪崩型光电二极管串联接在接收器附近，每次灯亮则响应接收器二极管成功感应一条He-Ne激光明纹。
辅助电路：包含有一个电路板正常工作所需的电子器件，例如选定的LM7805稳压芯片一个、开关、电阻、USB串行端口等。整个单片机开发板通过USB接线端口与电脑连接，正常供压+5V。
本发明将传统手动操作转化为机械自动运作，在迈克尔逊干涉仪装置调整好后，操作者就可以通过旋转手轮观察计数显示器上条纹“涌出”或“陷入”的总条数。
实验时，应注意在调整好观察屏上的条纹图像后要将图像的中心放在雪崩型光电二极管上，为保证凸透镜的聚焦、聚能的最佳效果，观察屏是应该放在凸透镜的焦平面上的，这些要求都是在调整迈克尔逊干涉仪时完成的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，其特征在于，在迈克尔逊干涉仪观察屏的前面装有一块凸透镜，且观察屏被调整处于凸透镜的焦平面上；单片机开发板外挂在观察屏前方，仅单片机开发板的接收器单独安放在观察屏的毛玻璃片上；
所述单片机开发板包括单片机、接收器、计数器、指示器以及辅助电路，单片机的四组I/O引脚分别连接到单片机开发板的接收器、计数器、指示器以及辅助电路。
2.如权利要求1所述的用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，其特征在于，所述接收器为雪崩型光电二极管。
3.如权利要求1所述的用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，其特征在于，所述计数器为四位八段共阴极数码管，记载通过的He-Ne激光明纹条数。
4.如权利要求1所述的用于迈克尔逊干涉仪的He-Ne激光传感器，其特征在于，所述指示器与所述接收器串联连接在接收器附近，每次灯亮则响应接收器成功感应一条He-Ne激光明纹。
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