CN203396490U - 干涉条纹远程测控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及干涉条纹测控技术领域，更具体地，涉及干涉条纹远程测控装置。干涉条纹远程测控装置，其中，包括单片机、步进电机、与步进电机电连接的迈克尔逊干涉仪、接收迈克尔逊干涉仪射出光线的CCD传感器；还包括PC机，PC机上设有接口总线，接口总线分别与CCD传感器、单片机连接；单片机与步进电机连接；PC机上设有以太网卡，PC机的以太网卡通过网络与智能移动设备连接；所述的CCD传感器为面阵CCD传感器。设计基于PC平台和智能移动设备平台的远程通信客户端，通过互联网与移动互联网进行通信，实现实验人员免受空间影响进行实时通信讨论和实验数据的实时共享，方便各项实验的进行并很好的降低实验对环境的要求。

Description

干涉条纹远程测控装置

技术领域

本实用新型涉及干涉条纹测控技术领域，更具体地，涉及干涉条纹远程测控装置。

背景技术

传统的干涉条纹计数采用人工计数法，通过人眼观察条纹的变化并记录，该方法不但容易造成眼睛疲劳和伤害，而且人为误差较大；为了实现计数的自动化，有研究人员提出了通过光电检测元件将干涉条纹的变化转变为电信号的变化，然后通过对此电信号的处理，最终完成干涉条纹的自动计数的方法。但该方法对器件的摆放要求苛刻，且随着测量的进行，条纹的厚度也将出现变化，这就要求随着测量不断地调整器件位置，这在实际应用中是不可行的；论文《一种新的迈克尔逊干涉条纹计数方法》中，林江豪采用线阵CCD作为光电传感器件来设计条纹计数器，解决系统工作不可靠的问题，但缺点是在数据处理方面，阈值取数据最大与最小值之和的中值，有一定误差；采用的均值滤波算法模糊了图像边缘,不利于后续的处理；采用线阵CCD，系统对摄像头的摆放调整要求高，无法获取和实时显示干涉条纹的二维真实图像。论文《新型的迈克尔逊干涉条纹计数方法》中，陈木波提出二阶差分算法自动计数迈克尔逊干涉条纹，提高了计数精度，但是由于采用线阵CCD采集图像，采集到的数据过度依赖于线阵CCD的摆放位置，容易导致计数结果不稳定；在有效数据区域的确定上，通过采集得到的线形图，结合最大灰度值点Max和最小灰度值点Min以及阈值的T的下标确定有效数据范围，只能获取到线形图的有效数据区域，不一定是干涉条纹的真实有效数据区域。

实际上，光的干涉实验是一个对环境要求比较苛刻的实验，实验过程中容易受到外界环境因素的干扰，比如干扰声音，使迈克尔逊干涉仪产生轻微的震动，引起干涉环的波动，导致计数结果存在差异。现有的实验环境要求实验人员必须在实验仪器前进行操作，在操作过程中要尽可能地小心从而降低对实验结果的影响，使得光的干涉测量实验受到实验地点和时间的局限，对实验的进行造成不便。

发明内容

本实用新型为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供干涉条纹远程测控装置，可使相关的实验更加的稳定、准确、便捷。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：干涉条纹远程测控装置，其特征在于，包括单片机、步进电机、与步进电机电连接的迈克尔逊干涉仪、接收迈克尔逊干涉仪射出光线的CCD传感器；还包括PC机，PC机上设有接口总线，接口总线分别与CCD传感器、单片机连接；单片机与步进电机连接；PC机上设有以太网卡，PC机的以太网卡通过网络与智能移动设备连接；所述的CCD传感器为面阵CCD传感器。

本实用新型不再使用传统的线阵CCD，而是改为面阵CCD作为图像采集器，使得采集到的图像为二维图像，使观测更直观，使得结合相关图像处理技术和梯度角计数等方法成为可能。

步进电机控制迈克尔逊干涉仪。使得对于迈克尔逊干涉仪的操作机械化成为可能。

在PC机加入电脑客户端软件，功能上实现客户端与服务端的实时通信、文件传输和远程测控。摆脱空间上的束缚，使得实验人员可以随时随地进行实验。

加入智能移动设备客户端，让实验人员有更多选择。功能上实现客户端与服务端的实时通信和远程测控。摆脱空间上的束缚，使得实验人员可以随时随地进行实验。

进一步的，所述的步进电机还与单片机电连接。接口总线会发信息给单片机控制步进电机的转动，而单片机会记录步进电机的转数，再把转数返回给接口总线。因此，使用单片机来驱动步进电机，使得对于实验的操作自动化成为可能。

进一步的，所述的PC机上还设有显示屏。通过显示屏可使用户直观的看到PC机上服务端的使用界面，从而看到干涉条纹的实验过程。所述的移动设备为手机或PDA。

本实用新型加入了实时通信功能、文件传输和远程测控功能，使得实验可以很大程度得解决空间上带来的限制。实时通信功能允许实验人员在异地进行即时讨论。使得实验进展更便利，多人互动性更高。文件传输功能允许实验人员通过网络进行实验相关文件和数据的传输，使得实验更加便利。

远程测控功能允许实验人员在实验操作设备以外的地方进行实验，积极效果主要有两点：一、使用机械操作实验设备代替人手对实验设备进行操作，减少人手操作带来的误差。且系统可直接获取操作结果。二、远程测控的实现使实验设备不再受空间限制，因此可以将设备摆放在无干扰的、更适合进行实验的地点。降低了环境带来的影响。从而精确地计数出干涉条纹变化的圈数，使迈克尔逊干涉仪的激光波长测量和空气折射率等实际应用更加的精确、智能与方便。

与现有技术相比，有益效果是：

1、设计基于互联网和移动互联网的实时通信和文件传输功能

首次提出在迈克尔逊干涉条纹计数系统中加入实时通信思想。设计基于PC平台和智能移动设备平台的远程通信客户端，通过互联网与移动互联网进行通信，实现实验人员免受空间影响进行实时通信讨论和实验数据的实时共享，方便各项实验的进行，目前相关文献中尚未有研究人员采用。

2、设计基于互联网和移动互联网的远程测控功能

首次提出在迈克尔逊干涉条纹计数系统中加入远程测控思想。设计基于PC平台和智能移动设备平台的远程通信客户端，通过互联网与移动互联网进行通信，实现对实验设备的远程测控。使得实验在实验设备前无人的情况下仍可正常进行实验操作。方便各项实验的进行，目前相关文献中尚未有研究人员采用。

3、采用面阵CCD图像采集器

系统采用面阵CCD代替传统实验中的线阵CCD，采集得到二维图像信息全面，图像直观明了，更能全方位、更方便、准确地显示和计数干涉条纹。

4、设计步进电机控制仪器滚轮滚动

设计步进电机控制迈克尔逊干涉仪微动滚轮滚动，使系统更加智能化与自动化。大大降低了人手操作带来的误差。

附图说明

图1是本实用新型的整体模块示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

如图1所示，干涉条纹远程测控装置，其中，包括单片机、步进电机、与步进电机电连接的迈克尔逊干涉仪、接收迈克尔逊干涉仪射出光线的CCD传感器；还包括PC机，PC机上设有接口总线，接口总线分别与CCD传感器、单片机连接；单片机与步进电机连接；PC机上设有以太网卡，PC机的以太网卡通过网络与智能移动设备连接；所述的CCD传感器为面阵CCD传感器。本装置主要由五大部件组成：单片机、步进电机、迈克尔逊干涉仪、面阵CCD传感器、PC机和智能移动设备。具体模块框架图参见图1，其中在目前相关文献和专利中并未曾查询到加入智能移动设备进行远程测控和通信的同类实验系统。

本实施例中提出一种基于面阵CCD的迈克尔逊干涉条纹远程测控装置，在硬件方面采用面阵CCD（而非目前普遍采用的线阵CCD）并加入单片机和步进电机实现迈克尔逊干涉仪的机械化操作；利用可靠的TCP/IP协议进行通信，实现客户端与服务端之间的即时通信、文件传输和远程测控，实现迈克尔逊干涉条纹实验的自动化操作，克服实验应用环境可能带来的困难。

进一步的，所述的步进电机还与单片机电连接。使用单片机来驱动步进电机，使得对于实验的操作自动化成为可能。

进一步的，所述的PC机上还设有显示屏。通过显示屏可使用户直观的看到PC机上服务端的使用界面，从而看到干涉条纹的实验过程。所述的移动设备为手机或PDA。

本实施例中加入了实时通信功能、文件传输和远程测控功能，使得实验可以很大程度得解决空间上带来的限制。实时通信功能允许实验人员在异地进行即时讨论。使得实验进展更便利，多人互动性更高。文件传输功能允许实验人员通过网络进行实验相关文件和数据的传输，使得实验更加便利。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.干涉条纹远程测控装置，其特征在于，包括单片机、步进电机、与步进电机电连接的迈克尔逊干涉仪、接收迈克尔逊干涉仪射出光线的CCD传感器；还包括PC机，PC机上设有接口总线，接口总线分别与CCD传感器、单片机连接；单片机与步进电机连接；PC机上设有以太网卡，PC机的以太网卡通过网络与智能移动设备连接；所述的CCD传感器为面阵CCD传感器。

2.根据权利要求1所述的干涉条纹远程测控装置，其特征在于：所述的PC机上还设有显示屏。

3.根据权利要求1或2所述的干涉条纹远程测控装置，其特征在于：所述的智能移动设备为手机或PDA。

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