抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法技术

本发明专利技术涉及迈克尔逊干涉实验，具体为抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法，解决现有的仪器和计数方法准确性差，抗干扰能力弱的问题，包括干涉仪本体，还包括CPU和电子显示屏；干涉仪本体的毛玻璃屏朝向干涉仪本体一侧表面成对设置有呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且同心圆环的半径差远小于毛玻璃屏上呈现的同心圆环干涉条纹的半径差；激光传感器与CPU连接，CPU与电子显示屏连接。本发明专利技术具有以下优点：1）、计数更加准确，可降低条纹偏移和抖动产生的计数误差；2）、降低干涉条纹出现抖动和突变的几率；3）、降低了激光对操作人员眼睛的损害。

【技术实现步骤摘要】
抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法
本专利技术涉及迈克尔逊干涉实验，具体为抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法。
技术介绍
迈克尔逊干涉仪是利用分振幅法产生双光束以实现干涉。通过调整该干涉仪，可以产生等厚干涉条纹，也可以产生等倾干涉条纹。若观察到干涉条纹移动一条，便是平面反射镜的动臂移动量为入射光波长的一半，等效于两平面反射镜间的空气膜厚度改变量为入射光波长的一半。传统的迈克尔逊干涉实验都需要实验人用眼睛直接注视着两束激光来调出干涉条纹，之后再观察并统计条纹变化数，人眼将相干光聚焦于视网膜，当光强超过一定数值后对视网膜会有损伤作用，并且目前几乎都是用激光作相干光源的，所以这种对眼睛造成的损伤作用就更加明显了。迈克尔逊干涉实验中最重要也是比较困难的主要有两部分，一个是调出等倾干涉条纹，另一个就是要对毛玻璃屏上的数百个干涉条纹进行计数。传统的方法是通过人工计数来数出上百个干涉条纹，这种计数方法非常容易使实验者眼睛疲劳，对视力造成不同程度的伤害。而且由于人本身的因素使得计数的稳定度不高，尤其是实验中干涉条纹不可避免的会有一些晃动，这时就很容易导致计数错误。很多时候为了尽量降低这种不稳定造成的误差，提高测量的精准性，通常采取多次测量的方法，但是该方法不仅造成了本来就比较繁琐的实验更加繁琐而且还很难明显的提高测量精度。为此，国内外许多学者研究设计自动计数的各种装置，其主要原理是通过光电转换电路将光信号转变到模拟信号再到数字信号，最终信号反馈入计数器中。但是这种系统的缺陷为抗干扰能力弱，一旦外界发生扰动，导致视场干涉条纹晃动，会影响计数的准确性。而且不管哪种方法，实验中一般都是用手来旋转鼓轮来让干涉条纹变化，这就经常会出现实验人手抖或者不稳的情况，从而导致条纹突然变化却来不及计数。由于仪器的传动部件间存在配合间隙，这就导致仪器存在空程差，具体表现为调整相干条纹时，虽然一直朝一个方向旋转鼓轮但在某一刻却会出现环状相干条纹外涌与内陷交替的现象，即本来旋转鼓轮的过程中同心圆环一直在外涌或内陷但继续朝该方向旋转时，同心圆却变成了内陷或外涌，从而导致计数不准确。进行迈克尔逊干涉实验时，使用激光器发出的光束被干涉仪分成相互垂直的两束光，这两束光完全垂直的话，反射镜也完全与光束垂直的话，圆心在毛玻璃屏上的位置就是固定的。但是在实际的实验操作中很难达到上述要求，很少有反射回来的激光束能完全回到激光器的发光点处，甚至有些仪器会偏差更大。这就使得在转动鼓轮的时候，环状相干条纹的圆心会在毛玻璃屏上朝某一方向慢慢移动。这种现象对于用眼睛计数的方法影响不大，但是对于用光传感器来测量相干条纹变化数的方法就会造成计数不够准确。因此，设计一种能够准确计数，且抗干扰能力强的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的迈克尔逊干涉仪和干涉光环计数方法准确性差，抗干扰能力弱的问题，提供一种抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪和干涉条纹计数方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，包括干涉仪本体，还包括CPU和电子显示屏；所述干涉仪本体的毛玻璃屏朝向干涉仪本体一侧表面成对设置有呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且同心圆环的半径差远小于毛玻璃屏上呈现的同心圆环干涉条纹的半径差；所述激光传感器与CPU连接，所述CPU与电子显示屏连接。所述的抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，还包括外壳机箱，一号步进电机，二号步进电机，摄像头，操作按钮；所述外壳机箱由五块矩形板材围成可容纳干涉仪本体的四侧面及顶盖，其中与毛玻璃屏相对的前挡板和顶盖为可拆卸式；所述一号步进电机的转动轴与干涉仪本体的手轮轴固定连接，所述二号步进电机的转动轴与干涉仪本体的鼓轮轴固定连接；所述一号步进电机、二号步进电机、摄像头、操作按钮分别与CPU连接；所述摄像头固定在外壳机箱与毛玻璃屏相对的前挡板内侧，且对准毛玻璃屏；所述电子显示屏、操作按钮设置于外壳机箱外表面。抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪干涉条纹计数方法，包括以下步骤：1）、在干涉仪本体的毛玻璃屏朝向干涉仪本体的一侧表面成对设置呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且激光传感器同心圆环的半径差远小于同心圆环干涉条纹的半径差；2）、调节迈克尔逊干涉仪本体，将毛玻璃屏上呈现的同心圆环形干涉条纹的圆心调整至呈同心圆环形分布的点状激光传感器范围内；3）、调节迈克尔逊干涉仪本体，使干涉条纹匀速涌出或内陷；4）、每个激光传感器分别记录干涉条纹变化数目，并将数据传送给CPU；5）、CPU记录每对激光传感器中内圈传感器计数后到外圈传感器首次计数的时间间隔为t1；6）、CPU9记录每对激光传感器中外圈传感器3计数后到内圈传感器首次计数的时间间隔为t2；7）、CPU比较t1和t2大小，当干涉条纹由内向外涌出时：若t1＞＞t2，则将激光传感器记录的干涉条纹变化数目清零，并返回步骤4），若t2＞＞t1，则进行下一步骤；当干涉条纹由外向内内陷时：若t2＞＞t1则数据清零并返回步骤4），若t1＞＞t2则进行下一步骤；8）、CPU9将内圈传感器或外圈传感器记录的干涉条纹变化数目最大值和最小值取算术平均数，并将数据传输给电子显示屏；9）、电子显示屏将干涉条纹变化数目显示在屏幕上。本专利技术与现有迈克尔逊干涉仪相比，具有以下优点：1）、激光传感器计数更加准确，且可以降低因干涉条纹偏移和突变抖动等产生的计数误差；2）、步进电机控制手轮和鼓轮的转动，使得干涉条纹变化更加均匀，降低干涉条纹出现抖动和突变的几率；3）、无需操作人员盯着干涉条纹计数，降低了激光对操作人员眼睛的损害。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图中1-迈克尔逊干涉仪，2-毛玻璃屏，3-外圈传感器，4-内圈传感器，5-手轮，6-一号步进电机，7-鼓轮，8-二号步进电机，9-CPU，11-前挡板，12-摄像头，13-电子显示屏，14-外壳机箱，15-操作按钮。具体实施方式抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，包括干涉仪本体1，还包括CPU9和电子显示屏13；所述干涉仪本体1的毛玻璃屏2朝向干涉仪本体1一侧表面成对设置有呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且同心圆环的半径差远小于毛玻璃屏上呈现的同心圆环干涉条纹的半径差；所述激光传感器与CPU9连接，所述CPU9与电子显示屏13连接。毛玻璃屏2上呈现的同心圆环干涉条纹的亮纹带和暗纹带依次经过激光传感器，激光传感器产生电信号，并将信号传输给CPU9，CPU9将将电信号转化为数字信号并进行数据处理，经处理后的数据显示在电子显示屏13上。具体实施时，所述的抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，还包括外壳机箱14，一号步进电机6，二号步进电机8，摄像头12，操作按钮15；所述外壳机箱14由五块矩形板材围成可容纳干涉仪本体1的四侧面及顶盖，其中与毛玻璃屏2相对的前挡板11和顶盖为可拆卸式；所述一号步进电机6的转动轴与干涉仪本体1的手轮5轴固定连接，所述二号步进电机8的转动轴与干涉仪本体1的鼓轮7轴固定连接；所述一号步进电机6、二号步进电机8、摄像头12、操作按钮15分别与CPU9连接；所述摄像头12固定在外壳机箱14与毛玻璃屏2相对的前挡板11内侧，且对准毛玻璃屏2；所述电子显示屏13、操作按钮15设置于外壳机箱14外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，包括干涉仪本体（1），其特征为：还包括CPU（9）和电子显示屏（13）；所述干涉仪本体（1）的毛玻璃屏（2）朝向干涉仪本体（1）一侧表面成对设置有呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且同心圆环的半径差远小于毛玻璃屏上呈现的同心圆环干涉条纹的半径差；所述激光传感器与CPU（9）连接，所述CPU（9）与电子显示屏（13）连接。

【技术特征摘要】
1.一种抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，包括干涉仪本体（1），其特征为：还包括CPU（9）和电子显示屏（13）；所述干涉仪本体（1）的毛玻璃屏（2）朝向干涉仪本体（1）一侧表面成对设置有呈同心圆环形分布的点状激光传感器，且同心圆环的半径差远小于毛玻璃屏上呈现的同心圆环干涉条纹的半径差；所述激光传感器与CPU（9）连接，所述CPU（9）与电子显示屏（13）连接。2.根据权利要求1所述的抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪，还包括外壳机箱（14），一号步进电机（6），二号步进电机（8），摄像头（12），操作按钮（15）；所述外壳机箱（14）由五块矩形板材围成可容纳干涉仪本体（1）的四侧面及顶盖，其中与毛玻璃屏（2）相对的前挡板（11）和顶盖为可拆卸式；所述一号步进电机（6）的转动轴与干涉仪本体（1）的手轮（5）轴固定连接，所述二号步进电机（8）的转动轴与干涉仪本体（1）的鼓轮（7）轴固定连接；所述一号步进电机（6）、二号步进电机（8）、摄像头（12）、操作按钮（15）分别与CPU（9）连接；所述摄像头（12）固定在外壳机箱（14）与毛玻璃屏（2）相对的前挡板（11）内侧，且对准毛玻璃屏（2）；所述电子显示屏（13）、操作按钮（15）设置于外壳机箱（14）外表面。3.一种抗干扰自动计数的迈克尔逊干涉仪干涉条纹计数方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：呼艳生，张彦涛，白冶国，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网山西省电力公司阳泉供电公司，
类型：发明
国别省市：北京;11