一种改进的迈克尔逊干涉仪制造技术

本实用新型专利技术公开了一种改进的迈克尔逊干涉仪，激光器发射的光束经过扩束镜的扩束，射向分光镜，光束在通过分光镜后被分第一束光和第二束光；第一束光经过分光镜的反射射向反射镜，然后经过反光镜的反射，再次通过分光镜到达观察屏；第二束光经过分光镜的透射之后射向圆盘试件，经过圆盘试件的反射后再次回到分光镜，经过分光镜的反射，第二光束到达观察屏；CCD摄像机采集观察屏上形成的干涉条纹，CCD摄像机将采集到的条纹图像送入计算机终端。圆盘试件替代了迈克尔逊干涉仪中的移动反射镜，当试件变形时，可以从观察屏观察到变形干涉条纹，结合光流场技术，可以显示试件变形的三维分量。

【技术实现步骤摘要】
一种改进的迈克尔逊干涉仪
本技术涉及一种改进的迈克尔逊干涉仪。
技术介绍
作为大学物理经典实验仪器，迈克尔逊干涉仪采用分振幅双光束干涉，是一种用途广泛、常用的实验仪器，是许多近代干涉仪的原型。利用迈克尔逊干涉仪，可以研究引力波、大风场探测、温度、电磁场以及媒质的运动等物理因素对光线传播的影响，可以测定单色光的波长、线胀系数、薄膜厚度、光源和滤光片的相干长度等。在大学物理实验中，迈克尔逊干涉仪常用于观察光的等倾干涉条纹、等厚干涉条纹等干涉现象。近年来，为了提高学生的综合实验能力和实验素质，激发学生的创新思维，人们对迈克尔逊干涉仪实验做了大量的改进，形成具有综合性、探究特点的实验内容。其中采用计算机处理干涉条纹是综合实验的内容之一。用计算机对干涉条纹进行细分、计量，从而实现精密测量，具有测量精度高，测量范围大，数字化程度高等特点。到目前为止，现有的迈克耳逊干涉仪只能测量反射镜的平移位移或者说是物体的离面位移。离面变形典型的试件是周边固定、中心加载的圆盘试件，试件由薄的圆盘铝片(厚度2mm)、周边固定板构成，通过千分尺加位移载荷。该试件优点是简单实用，广泛应用于全息测量、散斑测量等测量技术的研究中。不足之处是加载过程手工操作，在光干涉测量过程中容易引起误差，不容易控制加载量。另外，粗糙的试件表面难易形成反射光。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本技术提供了一种改进的迈克尔逊干涉仪，其设计了一种新型试件，该试件替代了迈克尔逊干涉仪中的移动反射镜，当试件移动时，可以从观察屏观察到传统的干涉条纹，当试件变形时，可以从观察屏观察到变形干涉条纹。一种改进的迈克尔逊干涉仪，包括：圆盘试件，所述圆盘试件替代迈克尔逊干涉仪的一个移动反射镜；所述圆盘试件，包括：固定圆盘，固定圆盘为环形结构，所述固定圆盘中心位置嵌有圆形不锈钢薄片，所述圆形不锈钢薄片的周边通过固定圆环固定在固定圆盘上；所述圆形不锈钢薄片上镀有反射膜；所述固定圆盘的侧面与陶瓷套筒一端的圆形开口固定连接，所述陶瓷套筒内设有压电陶瓷管，所述压电陶瓷管的端部设有弹簧片，弹簧片通过绝缘支撑点与压电陶瓷管的一端连接，弹簧片中心部分垂直设有圆头钢柱，圆头钢柱的一端与弹簧片的中心点连接，圆头钢柱的另外一端与不锈钢薄片接触；所述压电陶瓷管的另外一端的内壁和外壁分别与导线连接，所述导线穿过陶瓷套筒另外一端的圆孔与外部直流电源连接。所述固定圆盘、圆形不锈钢薄片和固定圆环三者之间通过螺丝夹紧。所述不锈钢薄片上的反射膜，反射率90％以上。所述固定圆盘的侧面与陶瓷套筒一端的圆形开口通过螺纹连接，形成完整的周边固定、中心加载的圆盘试件。所述直流电源为压电陶瓷管提供外加电压，PZT陶瓷管根据外加电压的大小进行伸缩从而实现圆盘试件不锈钢薄片的形变。一种改进的迈克尔逊干涉仪，还包括：激光器、扩束镜、分光镜、反射镜、观察屏和CCD摄像机；所述激光器发射的光束经过扩束镜的扩束，射向分光镜，光束在通过分光镜后被分第一束光和第二束光；第一束光经过分光镜的反射射向反射镜，然后经过反光镜的反射，再次通过分光镜到达观察屏；第二束光经过分光镜的透射之后射向圆盘试件，经过圆盘试件圆形不锈钢薄片的反射后再次回到分光镜，经过分光镜的反射，第二光束到达观察屏；CCD摄像机采集圆盘试件形变前和形变后分别在观察屏上形成的干涉条纹，CCD摄像机将采集到的干涉条纹图像送入计算机终端。进一步的，所述固定圆盘内侧边缘有阶梯形托面，所述阶梯型托面包括从下到上的第一台阶和第二台阶，所述第二台阶放置固定不锈钢薄片，所述第二台阶还用于放置固定圆环，所述第二台阶上设有若干个螺纹孔，不锈钢薄片和固定圆环均设有若干个螺纹孔，不锈钢薄片、固定圆环和第二台阶的螺纹孔均一一对应，所以，通过固定螺丝与螺纹孔的配合，实现不锈钢薄片和固定圆环固定在固定圆盘的第二台阶上。所述不锈钢薄片的直径等于固定圆环的外环直径，所述不锈钢薄片的周边设有若干与固定圆环和第二台阶相对应的螺纹孔。所述固定圆环为圆环形，设有与固定圆盘匹配的圆孔，用于固定镀膜不锈钢薄片。进一步的，所述镀膜不锈钢薄片厚为0.5mm，所述反射膜的敏感光波长为633nm。进一步的，根据外加电压大小不同，压电陶瓷管的伸缩量控制在0-2um之间。进一步的，直流电源提供外加电压通过计算机控制或手动控制。进一步的，所述圆头钢柱，直径为3mm。进一步的，激光发射光束，当压电陶瓷管没有接收到外加电压时，固定圆盘没有形变，观察屏上出现第一干涉条纹图像，CCD摄像机对第一干涉条纹图像进行采集；当PZT陶瓷管接收到外加电压时，固定圆盘发生形变，观察屏上出现第二干涉条纹图像，CCD摄像机对第二干涉条纹图像进行采集；得到两幅干涉条纹图像后，通过光流场方法进行物体变形相位测量。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术用新型圆盘试件替代传统迈克尔逊干涉仪中的移动反光镜，当圆盘试件移动时，可以从观察屏中观察到传统的干涉条纹；当圆盘试件变形时，可观察到变形干涉条纹的变化；结合光流技术，能够精确显示试件的三维变形场。新型圆盘试件中的压电PZT陶瓷管外接直流电源，PZT陶瓷管根据外加电压的大小进行伸缩，可以实现试件的微小变形。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为固定圆盘和套筒连接示意图；图2为钢柱圆头和PZT陶瓷管连接示意图；图3(a)为固定圆盘结构图的正视图；图3(b)为固定圆盘结构图的侧面剖视图；图4为固定镀膜不锈钢薄片所用的固定圆环；图5为镀膜不锈钢薄片；图6为带钢柱圆头的加载弹簧片；图7为PZT陶瓷管结构图；图8为套筒结构图；图9为本技术连接示意图；其中，1、固定圆盘；2、陶瓷套筒；3、弹簧片；4、圆头钢柱；5、绝缘支撑点；6、压电陶瓷管。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。一种改进的迈克尔逊干涉仪，包括：激光器、扩散器、分光镜、反射镜、观察屏、CCD摄像机和圆盘试件；所述圆盘试件，包括：所述圆盘试件，包括：固定圆盘1，固定圆盘为环形结构，如图3(a)所示，所述固定圆盘1中心位置嵌有圆形不锈钢薄片，所述圆形不锈钢薄片的周边通过固定圆环固定在固定圆盘上；所述圆形不锈钢薄片上镀有反射膜；如图1所示，所述固定圆盘的侧面与陶瓷套筒2一端的圆形开口固定连接，所述陶瓷套筒内设有压电陶瓷管，如图2所示，所述压电陶瓷管的端部设有弹簧片3，弹簧片通过绝缘支撑点5与压电陶瓷管6的一端连接，如图6所示，弹簧片中心部分垂直设有圆头钢柱4，圆头钢柱的一端与弹簧片的中心点连接，圆头钢柱的另外一端与不锈钢薄片接触；如图7所示，所述压电陶瓷管的另外一端的内壁和外壁分别与导线连接，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的迈克尔逊干涉仪，其特征是，包括：圆盘试件，所述圆盘试件替代迈克尔逊干涉仪的一个移动反射镜；所述圆盘试件，包括：固定圆盘，固定圆盘为环形结构，所述固定圆盘中心位置嵌有圆形不锈钢薄片，所述圆形不锈钢薄片的周边通过固定圆环固定在固定圆盘上；所述圆形不锈钢薄片上镀有反射膜；所述固定圆盘的侧面与陶瓷套筒一端的圆形开口固定连接，所述陶瓷套筒内设有压电陶瓷管，所述压电陶瓷管的端部设有弹簧片，弹簧片通过绝缘支撑点与压电陶瓷管的一端连接，弹簧片中心部分垂直设有圆头钢柱，圆头钢柱的一端与弹簧片的中心点连接，圆头钢柱的另外一端与不锈钢薄片接触；所述压电陶瓷管的另外一端的内壁和外壁分别与导线连接，所述导线穿过陶瓷套筒另外一端的圆孔与外部直流电源连接。

【技术特征摘要】
1.一种改进的迈克尔逊干涉仪，其特征是，包括：圆盘试件，所述圆盘试件替代迈克尔逊干涉仪的一个移动反射镜；所述圆盘试件，包括：固定圆盘，固定圆盘为环形结构，所述固定圆盘中心位置嵌有圆形不锈钢薄片，所述圆形不锈钢薄片的周边通过固定圆环固定在固定圆盘上；所述圆形不锈钢薄片上镀有反射膜；所述固定圆盘的侧面与陶瓷套筒一端的圆形开口固定连接，所述陶瓷套筒内设有压电陶瓷管，所述压电陶瓷管的端部设有弹簧片，弹簧片通过绝缘支撑点与压电陶瓷管的一端连接，弹簧片中心部分垂直设有圆头钢柱，圆头钢柱的一端与弹簧片的中心点连接，圆头钢柱的另外一端与不锈钢薄片接触；所述压电陶瓷管的另外一端的内壁和外壁分别与导线连接，所述导线穿过陶瓷套筒另外一端的圆孔与外部直流电源连接。2.如权利要求1所述的一种改进的迈克尔逊干涉仪，其特征是，所述圆形不锈钢薄片上的反射膜，反射率在90％以上。3.如权利要求1所述的一种改进的迈克尔逊干涉仪，其特征是，所述直流电源为压电陶瓷管提供外加电压，压电陶瓷管根据外加电压的大小进行伸缩，从而实现圆盘试件不锈钢薄片的形变。4.如权利要求1所述的一种改进的迈克尔逊干涉仪，其特征是，还包括：激光器、扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：高延红，孙平，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：新型
国别省市：山东,37