基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，它的第一支架平板上开设有通光孔，第一支架平板上固定连接导光管道，导光管道的导光孔与通光孔同轴连通，第二支架平板上开设有轴孔，第二支架平板的后侧面安装电机，电机的转轴穿过轴孔，第二支架平板的前侧还固定有光电传感器；转盘均匀设有第一检测窗孔、第二检测窗孔和第三检测窗孔，第一带通滤波片盖住第一检测窗孔，第二带通滤波片盖住第二检测窗孔，电机的转轴与转盘的轴心固定连接，转盘位于第一支架平板与第二支架平板之间。本发明专利技术采集数据速度快，测量误差小，由光谱仪自动扫描获取滤波片数据，信息量大数据准确。透射率‑波长拟合方式的相关系数高，计算波长精准。

【技术实现步骤摘要】
基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置及方法
本专利技术涉及光波长测量
，具体涉及一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置及方法。
技术介绍
光源波长的测量是高等学校理工科专业学生大学物理实验教学中的一个基本内容，目前光源波长测量方法很多是利用光的干涉性进行测量，主要有双缝干涉法测量激光波长、迈克尔逊干涉仪的测量连续激光波长、牛顿环测量激光波长以及光学劈尖干涉测量激光波长等方法。这些方式存在的缺陷是检测设备体积大、重量大，调节时间长和测量效率低。本专利技术是一种基于滤波片光谱吸收特性的光波长全自动测量装置，具有操作简便、检测快捷、结果准确、成本低廉、结构轻便等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置及方法，该装置和方法能快速准确的测量光波长。为解决上述技术问题，本专利技术公开的一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它包括绝缘底板、导光管道、转盘、电机、光电传感器、电压峰值捕获器、模数转换器、处理器和垂直安装在绝缘底板上的第一支架平板和第二支架平板；其中，第一支架平板与第二支架平板平行，第一支架平板上开设有通光孔，第一支架平板上固定连接导光管道，导光管道的导光孔与通光孔同轴连通，第二支架平板上开设有轴孔，第二支架平板的后侧面安装电机，电机的转轴穿过轴孔，第二支架平板的前侧还固定有光电传感器；所述转盘均匀设有第一检测窗孔、第二检测窗孔和第三检测窗孔，第一带通滤波片盖住第一检测窗孔，第二带通滤波片盖住第二检测窗孔，电机的转轴与转盘的轴心固定连接，转盘位于第一支架平板与第二支架平板之间，光电传感器的光信号接收端能分别与第一检测窗孔、第二检测窗孔和第三检测窗孔同轴正对；所述光电传感器的信号输出端连接电压峰值捕获器的信号输入端，电压峰值捕获器的信号输出端连接模数转换器的信号输入端，模数转换器的信号输出端连接处理器的电压数字信号输入端。一种利用上述装置进行光波长测量的方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：用光谱仪测试第一带通滤波片和第二带通滤波片，获得对应于第一带通滤波片的第一透射率与波长的特性曲线，和对应于第二带通滤波片的第二透射率与波长的特性曲线，其中，第一透射率与波长的特性曲线波峰对应的波长值小于第二透射率与波长的特性曲线的波峰对应的波长值；步骤2：将第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线在同一个坐标系中进行显示，并按波长分区，波长由小到大一共分为A区、B区、C区和D区，其中，A区起点为第一透射率与波长的特性曲线的20％透射率峰值左侧点对应的波长值，A区终点为第一透射率与波长的特性曲线的94％透射率峰值左侧点对应的波长值；B区起点为第一透射率与波长的特性曲线的94％透射率峰值左侧点对应的波长值，B区终点为第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线交点对应的波长值；C区起点为第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线交点对应的波长值，C区终点为第二透射率与波长的特性曲线的88％透射率峰值右侧点对应的波长值；D区起点为第二透射率与波长的特性曲线的88％透射率峰值右侧点对应的波长值，D区终点为第二透射率与波长的特性曲线的20％透射率峰值右侧点对应的波长值；步骤3：对处于A区中的第一透射率与波长的特性曲线段进行拟合，得到A区波长与透射率拟合方程，对处于B区中的第二透射率与波长的特性曲线段进行拟合，得到B区波长与透射率拟合方程，对处于C区中的第一透射率与波长的特性曲线段进行拟合，得到C区波长与透射率拟合方程，对处于D区中的第二透射率与波长的特性曲线段进行拟合，得到D区波长与透射率拟合方程；步骤4：电机带动转盘转动，待测光信号通过导光管道射向转盘，在转盘旋转的过程中光信号分别穿过第一带通滤波片、第二带通滤波片和第三检测窗孔，处理器通过光电传感器获取待测光信号穿过第一带通滤波片的透射光功率和待测光信号穿过第二带通滤波片的透射光功率以及待测光信号穿过第三检测窗孔的透射光功率；将待测光信号穿过第一带通滤波片的透射光功率除以待测光信号穿过第三检测窗孔的透射光功率得到第一带通滤波片对待测光信号的透射率；将待测光信号穿过第二带通滤波片的透射光功率除以待测光信号穿过第三检测窗孔的透射光功率得到第二带通滤波片对待测光信号的透射率；步骤5：确定第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于A区、B区、C区和D区中的那一个分区；判断过程为首先比较第一带通滤波片对待测光信号的透射率与第二带通滤波片对待测光信号的透射率的大小，如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率大于第二带通滤波片对待测光信号的透射率则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于A区或B区；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率小于第二带通滤波片对待测光信号的透射率则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于C区或D区；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率等于第二带通滤波片对待测光信号的透射率则根据第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线可直接计算出待测光的波长；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于A区或B区，则用A区终点对应的第二带通滤波片的透射率与第二带通滤波片对待测光信号的透射率进行比较，如果A区终点对应的第二带通滤波片的透射率大于第二带通滤波片对待测光信号的透射率，则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于A区，如果A区终点对应的第二带通滤波片的透射率小于第二带通滤波片对待测光信号的透射率，则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于B区；如果A区终点对应的第二带通滤波片的透射率等于第二带通滤波片对待测光信号的透射率，则根据第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线可直接计算出待测光的波长；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于C区或D区，则用C区终点对应的第一带通滤波片的透射率与第一带通滤波片对待测光信号的透射率进行比较，如果C区终点对应的第一带通滤波片的透射率大于第一带通滤波片对待测光信号的透射率，则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于D区，如果C区终点对应的第一带通滤波片的透射率小于第一带通滤波片对待测光信号的透射率，则第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于C区；如果C区终点对应的第一带通滤波片的透射率等于第一带通滤波片对待测光信号的透射率，则根据第一透射率与波长的特性曲线和第二透射率与波长的特性曲线可直接计算出待测光的波长；步骤6：如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于A区，则将第一带通滤波片对待测光信号的透射率代入A区波长与透射率拟合方程求出待测光信号的波长；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第二带通滤波片对待测光信号的透射率处于B区，则将第二带通滤波片对待测光信号的透射率代入B区波长与透射率拟合方程求出待测光信号的波长；如果第一带通滤波片对待测光信号的透射率和第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它包括绝缘底板(1)、导光管道(2)、转盘(5)、电机(11)、光电传感器(12)、电压峰值捕获器(25)、模数转换器(26)、处理器(27)和垂直安装在绝缘底板(1)上的第一支架平板(18)和第二支架平板(24)；其中，第一支架平板(18)与第二支架平板(24)平行，第一支架平板(18)上开设有通光孔(18.1)，第一支架平板(18)上固定连接导光管道(2)，导光管道(2)的导光孔与通光孔(18.1)同轴连通，第二支架平板(24)上开设有轴孔(21)，第二支架平板(24)的后侧面安装电机(11)，电机(11)的转轴穿过轴孔(21)，第二支架平板(24)的前侧还固定有光电传感器(12)；所述转盘(5)均匀设有第一检测窗孔(8)、第二检测窗孔(9)和第三检测窗孔(10)，第一带通滤波片(16)盖住第一检测窗孔(8)，第二带通滤波片(17)盖住第二检测窗孔(9)，电机(11)的转轴与转盘(5)的轴心固定连接，转盘(5)位于第一支架平板(18)与第二支架平板(24)之间，光电传感器(12)的光信号接收端能分别与第一检测窗孔(8)、第二检测窗孔(9)和第三检测窗孔(10)同轴正对；所述光电传感器(12)的信号输出端连接电压峰值捕获器(25)的信号输入端，电压峰值捕获器(25)的信号输出端连接模数转换器(26)的信号输入端，模数转换器(26)的信号输出端连接处理器(27)的电压数字信号输入端。...

【技术特征摘要】
1.一种基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它包括绝缘底板(1)、导光管道(2)、转盘(5)、电机(11)、光电传感器(12)、电压峰值捕获器(25)、模数转换器(26)、处理器(27)和垂直安装在绝缘底板(1)上的第一支架平板(18)和第二支架平板(24)；其中，第一支架平板(18)与第二支架平板(24)平行，第一支架平板(18)上开设有通光孔(18.1)，第一支架平板(18)上固定连接导光管道(2)，导光管道(2)的导光孔与通光孔(18.1)同轴连通，第二支架平板(24)上开设有轴孔(21)，第二支架平板(24)的后侧面安装电机(11)，电机(11)的转轴穿过轴孔(21)，第二支架平板(24)的前侧还固定有光电传感器(12)；所述转盘(5)均匀设有第一检测窗孔(8)、第二检测窗孔(9)和第三检测窗孔(10)，第一带通滤波片(16)盖住第一检测窗孔(8)，第二带通滤波片(17)盖住第二检测窗孔(9)，电机(11)的转轴与转盘(5)的轴心固定连接，转盘(5)位于第一支架平板(18)与第二支架平板(24)之间，光电传感器(12)的光信号接收端能分别与第一检测窗孔(8)、第二检测窗孔(9)和第三检测窗孔(10)同轴正对；所述光电传感器(12)的信号输出端连接电压峰值捕获器(25)的信号输入端，电压峰值捕获器(25)的信号输出端连接模数转换器(26)的信号输入端，模数转换器(26)的信号输出端连接处理器(27)的电压数字信号输入端。2.根据权利要求1所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：所述第一带通滤波片(16)的中心峰值波长为545nm；所述第二带通滤波片(17)的中心峰值波长为600nm。3.根据权利要求1所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：所述转盘(5)包括依次同轴固定连接的前侧圆盘(5.1)、中间圆盘(5.2)和后侧圆盘(5.3)，所述前侧圆盘(5.1)和后侧圆盘(5.3)上分别均匀设有第一检测窗孔(8)、第二检测窗孔(9)和第三检测窗孔(10)，所述前侧圆盘(5.1)和后侧圆盘(5.3)的第一检测窗孔(8)同轴对应，前侧圆盘(5.1)和后侧圆盘(5.3)的第二检测窗孔(9)同轴对应，前侧圆盘(5.1)和后侧圆盘(5.3)的第三检测窗孔(10)同轴对应，所述中间圆盘(5.2)上均匀设有第一滤波片安装孔(14)、第二滤波片安装孔(15)和第三检测窗孔(10)，第一滤波片安装孔(14)与前侧圆盘(5.1)的第一检测窗孔(8)同轴对应，第二滤波片安装孔(15)与前侧圆盘(5.1)的第二检测窗孔(9)同轴对应，中间圆盘(5.2)的第三检测窗孔(10)与前侧圆盘(5.1)的第三检测窗孔(10)同轴对应，第一滤波片安装孔(14)上安装第一带通滤波片(16)，第二滤波片安装孔(15)上安装第二带通滤波片(17)。4.根据权利要求1所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它还包括数据处理设备安装台(7)、电流放大器(23)和程控电压放大器(28)，所述绝缘底板(1)上安装数据处理设备安装台(7)，所述数据处理设备安装台(7)上设置电流放大器(23)、程控电压放大器(28)、电压峰值捕获器(25)、模数转换器(26)和处理器(27)；所述光电传感器(12)的信号输出端连接电流放大器(23)的信号输入端，电流放大器(23)的信号输出端连接程控电压放大器(28)的信号输入端，程控电压放大器(28)的信号输出端连接电压峰值捕获器(25)的信号输入端，电压峰值捕获器(25)的信号输出端连接模数转换器(26)的信号输入端，模数转换器(26)的信号输出端连接处理器(27)的电压数字信号输入端；所述处理器(27)的电流放大控制信号输出端连接电流放大器(23)的控制端，处理器(27)的电压程控放大控制信号输出端连接程控电压放大器(28)的控制端。5.根据权利要求1所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它还包括液晶显示屏(6)，所述处理器(27)的显示信号输出端连接液晶显示屏(6)的信号输入端。6.根据权利要求1所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它还包括垂直安装在绝缘底板(1)上的四个支柱(3)，其中，前侧的两个支柱(3)之间安装第一支架平板(18)，后侧的两个支柱(3)之间安装第二支架平板(24)，所述四个支柱(3)的顶部安装有绝缘顶板(4)。7.根据权利要求4所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：它还包括光电门(22)，所述转盘(5)上设有同步信号检测通孔(29)，所述光电门(22)用于对同步信号检测通孔(29)进行检测获取转盘同步信号，光电门(22)的信号输出端连接处理器(27)的转盘同步位置信号输入端，处理器(27)的电压峰值捕获时间信号输出端连接电压峰值捕获器(25)的电压峰值捕获时间信号输入端。8.根据权利要求6所述的基于滤波片吸收特性的全自动光波长测量装置，其特征在于：所述前侧的两个支柱(3)之间的绝缘底板(1)上开设有第一凹槽(19)，所述后侧的两个支柱(3)之间的绝缘底板(1)上也开设有第二凹槽(19.1)，前侧两个支柱(3)的内侧分别开设有相对的两个条形凹槽(20)，后侧两个支柱(3)的内侧也分别开设有相对的两个条形凹槽(20)；所述第一支架平板(18)的两侧嵌入前侧两个支柱(3)的两个条形凹槽(20)内，所述第二支架平板(24)的两侧嵌入后侧两个支柱(3)的两个条形凹槽(20)内，第一支架平板(18)的底端嵌入第一凹槽(19)内，第二支架平板(24)的底端嵌入第二凹槽(19.1)内。9.一种利用权利要求1所述装置进行光波长测量的方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：用光谱仪测试第一带通滤波片(16)和第二带通滤波片(17)，获得对应于第一带通滤波片(16)的第一透射率与波长的特性曲线(16.1)，和对应于第二带通滤波片(17)的第二透射率与波长的特性曲线(17.1)，其中，第一透射率与波长的特性曲线(16.1)波峰对应的波长值小于第二透射率与波长的特性曲线(17.1)的波峰对应的波长值；步骤2：将第一透射率与波长的特性曲线(16.1)和第二透射率与波长的特性曲线(17.1)在同一个坐标系中进行显示，并按波长分区，波长由小到大一共分为A区、B区、C区和D区，其中，A区起点为第一透射率与波长...

【专利技术属性】
技术研发人员：高贻钧，魏薇，周红涛，杨淦光，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42