CN201837403U - 光干涉条纹计数器 - Google Patents

光干涉条纹计数器 Download PDF

Info

Publication number
CN201837403U
CN201837403U CN2010202002827U CN201020200282U CN201837403U CN 201837403 U CN201837403 U CN 201837403U CN 2010202002827 U CN2010202002827 U CN 2010202002827U CN 201020200282 U CN201020200282 U CN 201020200282U CN 201837403 U CN201837403 U CN 201837403U
Authority
CN
China
Prior art keywords
counting
circuit
chip microcomputer
voltage comparator
pin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2010202002827U
Other languages
English (en)
Inventor
倪勤俭
沈晓鹏
何笑迪
石晓强
叶建祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Original Assignee
China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology Beijing CUMTB filed Critical China University of Mining and Technology Beijing CUMTB
Priority to CN2010202002827U priority Critical patent/CN201837403U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201837403U publication Critical patent/CN201837403U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

一种光干涉条纹计数器，适用于实验及精密测量的对相干光的干涉条纹的计数。它包括接收模拟信号的信号整形滤波器，信号整形滤波器连接有完成条纹计数的计数电路，计数电路连接有显示条纹数的显示电路，并连接有暂停、清零的辅助控制器，模拟电路+数字电路的方式实现干涉条纹的计数功能，自动完成条纹的计数工作，具有较强的抑制环境光干扰的能力。能排除环境杂光的影响，替代人工观测并记录数据的方式，无需人工干预，自动完成光干涉条纹的计数工作，结构简单，效率高，计数准确，操作方便。

Description

光干涉条纹计数器 
技术领域
本实用新型涉及光干涉条纹计数器，尤其是一种应用于实验及精密测量的对相干光的干涉条纹进行计数的装置。 
背景技术
目前，针对相干光的干涉条纹进行计数普遍采用肉眼计数的方法，通过肉眼识别条纹在某一时间段内相对于一定点所移动过的数目来完成条纹的计数工作。但是，这种靠眼睛观测来记录的方法，是一件效率极低的事情，且由于视觉疲劳和视觉暂留等客观因素的制约，使得肉眼很难完成长时间的准确计数工作，给实验和测量带来人为误差。 
发明内容
本实用新型的目的是针对已有技术存在的问题，提供一种结构简单，效率高，计数准确，操作方便，替代人工观测并记录数据的光干涉条纹计数器。 
为实现上述目，本实用新型的光干涉条纹计数器，包括接收模拟信号的信号整形滤波器，信号整形滤波器连接有完成条纹计数的计数电路，计数电路连接有显示条纹数的显示电路，并连接有暂停、清零的辅助控制器；计数电路包括单片机U1、4位数码管及相应外围电路构成，电容C1、C2及晶振XTAL1构成单片机U1的外部时钟电路，接至单片机U1的XTAL1、XTAL2引脚；电容E1与电阻R1串联，组成微分复位电路，接至单片机U1的RST引脚；外部计数脉冲由单片机U1的外部中断输入接头T0端口引入；显示电路的四位共阳数码管RED4的a、b、c、d、e、f、g、dp引脚分别接至单片机U1的P0.0-P0.7端口；单片机U1的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3端口分别经过限流电阻R2、R3、R4、R5后接至PNP型三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极并接至电源VCC，各集电极分别接至数码管RED4的DIG1、DIG2、DIG3、DIG4引脚；微动开关K1、K2一端接地，另一端分别接至单片机U1的P1.0、P1.1引脚。 
所述的信号整形滤波器包括光电二极管D1，光电二极管D1阳极接电源VCC，阴极经一个滑动变阻器R1后接地，滑动变阻器R1的滑动端与电压比较器U1A的反相输入端相连接；由电阻R2、R3组成串联分压电路，经电阻R4后连接至电压比较器U1A的同相输入端；电压比较器U1A的输出端经一个可调电阻R5后连接至电压比较器U1A的同相输入端；电压比较器U1A的输出端连接反相器U2A的输入端，反相器U2A的输出端连有外部中断输入端T0；所述的单片机U1的型号为80C51。 
有益效果：本实用新型利用高灵敏度的光电二极管采集干涉条纹某一位置的亮度值，将 其输出的电压信号送往迟滞电压比较电路，比较器将该电压值与给定的参考电压比较，当输入电压大于参考电压时输出高电平(表示亮条纹)，反之，则输出低电平(表示暗条纹)。接着，把该输出送往单片机，由于高电平和低电平分别对应数字信号中的1和0，那么单片机便可以通过1和0来区分明暗条纹，一次的由1到0、再由0到1的变化表示条纹移动了一个单位，这样单片机就可以对条纹进行计数了。最后条纹数目由数码管显示出来，用户就可以知道当前条纹一共移动过的数目。采用模拟电路+数字电路的方式实现干涉条纹的计数功能，自动完成条纹的计数工作，具有较强的抑制环境光干扰的能力。基于该原理可衍生出的应用有：微小位移的测量、气体密度变化量的测定以及制成各种高精度的光学传感器等等。能排除环境杂光的影响，全面替代人工观测并记录数据的方式，无需人工干预，自动完成光干涉条纹的计数工作，结构简单，效率高，计数准确，操作方便。 
附图说明：
图1是本实用新型的原理框图； 
图2是本实用新型的信号整形滤波器电路原理图； 
图3是本实用新型的计数、显示电路图； 
图4是本实用新型单值比较电路和迟滞比较电路的输入与输出关系图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的描述： 
图1所示，光电二极管采集当前的光强度信号(电压信号)，该电压信号经整形、滤波后，变成标准的TTL信号提供给计数电路，通过计数电路完成条纹的计数工作，并由四位LED数码管，配合相应的外围电路来显示当前的条纹数，计数电路还连接有控制其暂停、清零的辅助控制器。 
图2所示，光电二极管D1阳极接电源VCC，阴极经一个滑动变阻器R1后接地，R1的滑动端接至电压比较器U1A的反相输入端4；R2与R3组成串联分压电路，经电阻R4后接至电压比较器U1A的同相输入端5，同时，电压比较器U1A的输出端2，经一个可调电阻R5后接至电压比较器U1A的同相输入端5，形成正反馈，构成了迟滞电压比较电路，电压比较器U1A的电源端正极3和负极12分别连接电源VCC和电源地。接着，将电压比较器U1A的输出端2接入反相器U2A的输入端1，经反相获得标准的TTL电平信号后输出接头T0；可见，通过接头T0端的电平变化，可以间接反映出条纹的移动。光电二极管D1采集其所处位置的条纹亮度，由于流经D1的电流大小与光照强度成正相关，故比较器U1A反向输入端的电压值随光照强度的增大而增大，由于R5的正反馈作用，使得比较器与电阻R4、R5构成为一迟滞电压比较器，迟滞比较器的作用可由图4看出，图4(a)为普通单值比较电路的输入与输出关系，纵坐标VI表示输入，VO表示输出，横坐标t为时间，门槛电压Vth取VREF，VOH 对应逻辑电平高，VOL对应逻辑电平低。可见由于输入信号的波动使得输出极不稳定，不能反映实际的条纹明暗变化，必须将输入信号中的波动成分去除掉，图4(b)为采用迟滞比较器滤波后的波形图，纵坐标VI表示输入，VO表示输出，横坐标t为时间，VT+、VT-分别对应迟滞电压输入的两个门槛电压，可见其迟滞回环传输特性所带来的较强的抗干扰能力，可以防止输入信号的颤抖和波动，这样就完成了输入信号的整形和滤波，同时使该条纹计数器也具有抑制环境杂光及电路噪声干扰的能力。接头T0为脉冲输出端，即每当检测到一个条纹经过时，便输出一个脉冲，该脉冲经反向器U2A反向后得到标准的TTL电平信号，接着将该脉冲信号送往80C51单片机。 
图3所示，信号处理电路由80C51单片机、4位数码管及相应外围电路构成。电容C1、C2及晶振XTAL1构成单片机的外部时钟电路，接至单片机U1的XTAL1(19)、XTAL2(18)引脚。电容E1与电阻R1串联，组成微分复位电路，接至单片机U1的RST(9)引脚，为单片机提供上电复位信号。外部计数脉冲由单片机U1的T0(14)端口引入，T0为单片机的外部中断输入端。四位共阳数码管RED4的a、b、c、d、e、f、g、dp引脚分别接至单片机U1的P0.0(39)-P0.7(32)端口。单片机U1的P2.0(21)、P2.1(22)、P2.2(23)、P2.3(24)端口分别经过限流电阻R2、R3、R4、R5后接至PNP型三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极并接至电源VCC，各集电极分别接至数码管RED4的DIG1、DIG2、DIG3、DIG4引脚。微动开关K1、K2一端接地，另一端分别接至单片机U1的P1.0(1)、P1.1(2)引脚。单片机的P3.4口为外部中断输入接头T0的输入接口，在接收到脉冲信号后，将产生外部中断，内部中断响应函数在每一个中断产生时对条纹数加一，并通过四位数码管RED4实时显示出当前移动过的条纹数目。 
微动开关K1、K2分别控制计数电路的工作状态。按下K1，暂停计数，再次按下，则恢复计数。按下K2，当前计数清零。 

Claims (3)

1.一种光干涉条纹计数器，其特征在于：它包括接收模拟信号的信号整形滤波器，信号整形滤波器连接有完成条纹计数的计数电路，计数电路连接有显示条纹数的显示电路，并连接有暂停、清零的辅助控制器；计数电路包括单片机U1、4位数码管及相应外围电路构成，电容C1、C2及晶振XTAL1构成单片机U1的外部时钟电路，接至单片机U1的XTAL1(19)、XTAL2(18)引脚；电容E1与电阻R1串联，组成微分复位电路，接至单片机U1的RST(9)引脚；外部计数脉冲由单片机U1的外部中断输入接头T0(14)端口引入；显示电路的四位共阳数码管RED4的a、b、c、d、e、f、g、dp引脚分别接至单片机U1的P0.0-P0.7端口；单片机U1的P2.0(21)、P2.1(22)、P2.2(23)、P2.3(24)端口分别经过限流电阻R2、R3、R4、R5后接至PNP型三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极，三极管Q1、Q2、Q3、Q4的发射极并接至电源VCC，各集电极分别接至数码管RED4的DIG1、DIG2、DIG3、DIG4引脚；微动开关K1、K2一端接地，另一端分别接至单片机U1的P1.0(1)、P1.1(2)引脚。
2.根据权利要求1所述的光干涉条纹计数器，其特征在于：所述的信号整形滤波器包括光电二极管D1，光电二极管D1阳极接电源VCC，阴极经一个滑动变阻器R1后接地，滑动变阻器R1的滑动端与电压比较器U1A的反相输入端(4)相连接；由电阻R2、R3组成串联分压电路，经电阻R4后连接至电压比较器U1A的同相输入端(5)；电压比较器U1A的输出端(2)经一个可调电阻R5后连接至电压比较器U1A的同相输入端(5)；电压比较器U1A的输出端(2)连接反相器U2A的输入端(1)，反相器U2A的输出端连有外部中断输入接头T0。
3.根据权利要求1所述的光干涉条纹计数器，其特征在于：所述的单片机U1的型号为80C51。 
CN2010202002827U 2010-05-18 2010-05-18 光干涉条纹计数器 Expired - Fee Related CN201837403U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010202002827U CN201837403U (zh) 2010-05-18 2010-05-18 光干涉条纹计数器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010202002827U CN201837403U (zh) 2010-05-18 2010-05-18 光干涉条纹计数器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201837403U true CN201837403U (zh) 2011-05-18

Family

ID=44007514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010202002827U Expired - Fee Related CN201837403U (zh) 2010-05-18 2010-05-18 光干涉条纹计数器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201837403U (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065533A (zh) * 2013-01-06 2013-04-24 山西省电力公司大同供电分公司 牛顿环干涉条纹计数装置及计数方法
CN103699931A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 大连海洋大学 光学明暗条纹自动计数器
CN104537414A (zh) * 2015-01-08 2015-04-22 山东师范大学 基于光纤的光学条纹自动计数装置及计数方法
CN104579266A (zh) * 2014-11-14 2015-04-29 深圳市芯海科技有限公司 一种电路系统及其上电复位的方法
CN105282897A (zh) * 2014-05-30 2016-01-27 神讯电脑(昆山)有限公司 发光二极管的驱动电路及驱动方法
CN113624128A (zh) * 2021-08-06 2021-11-09 浙江理工大学 一种用于迈克尔逊干涉仪的条纹自动计数装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103065533A (zh) * 2013-01-06 2013-04-24 山西省电力公司大同供电分公司 牛顿环干涉条纹计数装置及计数方法
CN103065533B (zh) * 2013-01-06 2015-06-10 山西省电力公司大同供电分公司 牛顿环干涉条纹计数装置及计数方法
CN103699931A (zh) * 2013-12-31 2014-04-02 大连海洋大学 光学明暗条纹自动计数器
CN105282897A (zh) * 2014-05-30 2016-01-27 神讯电脑(昆山)有限公司 发光二极管的驱动电路及驱动方法
CN104579266A (zh) * 2014-11-14 2015-04-29 深圳市芯海科技有限公司 一种电路系统及其上电复位的方法
CN104537414A (zh) * 2015-01-08 2015-04-22 山东师范大学 基于光纤的光学条纹自动计数装置及计数方法
CN104537414B (zh) * 2015-01-08 2017-09-12 山东师范大学 基于光纤的光学条纹自动计数装置及计数方法
CN113624128A (zh) * 2021-08-06 2021-11-09 浙江理工大学 一种用于迈克尔逊干涉仪的条纹自动计数装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201837403U (zh) 光干涉条纹计数器
CN202648802U (zh) 抗干扰型迈克尔逊干涉仪条纹自动计数器
CN202059389U (zh) 电压采样电路
CN209841947U (zh) 一种量程自动切换的智能万用表
CN205665316U (zh) 一种新型电阻自动测量装置
CN201335739Y (zh) 迈克尔逊干涉仪激光条纹变化的自动检测实验装置
CN209198539U (zh) 一种管道检测器用非接触电流检测式电量测量装置
CN110470976A (zh) 一种传感器参数测试仪及测试方法
CN108711930A (zh) 一种电源适配器和电池切换准确检测装置及方法
CN204759480U (zh) 分辨光干涉条纹移动方向的计数器
CN201449977U (zh) 光电倍增管线性参数调试装置
CN105699901A (zh) 多功能检修仪电路
CN102255317A (zh) 地震报警家庭电子节电器
CN204347146U (zh) 电容测量仪
CN103063925B (zh) 一种锂电池保护板内阻测量方法及装置
CN102446288A (zh) 可控式光电转化条纹测量仪
CN205003267U (zh) 一种可误差补偿的电压表
CN205582444U (zh) 一种数码管检测系统
CN204882845U (zh) 一种可设置电压基准源补偿系数电压表的控制电路
CN201463946U (zh) 一种发动机活塞漏气量测量仪
CN203259808U (zh) 断路器特性检测试验台自动进位计时器
CN203761365U (zh) 工频测量信号转换电路
CN207799391U (zh) 一种单片机采集显示电路
CN212675009U (zh) 一种测量设备及万用表
CN111855520A (zh) 一种基于数据上云的激光尘埃粒子计数器系统

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110518

Termination date: 20120518