专利名称：微波光学实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于物理实验教学设备，尤其涉及一种研究微波波动特性的微 波光学实验仪。
背景技术：
微波波长从0. limn到lm，微波的频率范围为300MHz 3000GHz，是无线电 波中波长最短的电磁波。微波波长介于一般无线电波与光波之间，因此微波有 似光性，它不仅具有无线电波的性质，还具有光波的性质，即具有光的直射、 反射、折射、衍射、干涉等现象。由于微波的波长比光波的波长在量级上大10000 倍左右，因此用微波进行波动实验比用光波进行波动实验操作更方便、实验装 置更简单，实验现象和实验结果也更直观。目前市面上的微波光学实验仪一般在微波接收端都采用模拟信号的指针显 示方式，灵敏度较低，实验时需要的最大微波功率达25 30毫瓦，长期使用还 是会对实验人员造成身体上的伤害；微波发射端存在微波波束对称性不够理想， 影响实验精度，且长期使用后微波元件易受氧化，使微波发射系统工作不稳定 或失效，影响整个实验仪的使用寿命等问题。发明内容本实用新型主要解决现有的微波光学实验仪微波发射功率偏大，长期使用 会对人体造成伤害的技术问题；提供一种减小微波发射功率，符合GB10436-89 作业场所微波辐射卫生标准，确保实验人员的键康和安全的微波光学实验仪。本实用新型同时解决现有的微波光学实验仪所发射的微波波束不够理想，
对称性不佳的技术问题；提供一种所发射的微波波束更理想，对称性更好，使 用寿命长的微波光学实验仪。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的本实用 新型包括微波发射装置、微波接收装置以及若干块实验板，所述的微波接收装 置包括依次相连的E面喇叭接收天线、检波电路、A/D转换电路、数字显示单元以及提供工作电源的电源模块。通过A/D转换电路，将模拟信号转换成数字信号，再由数字显示单元显示出接收到的微波的相对强度，提高了接收灵敏度， 实现使用较小的微波发射功率也能在数字显示单元清楚地显示出实验结果。最大微波发射功率可以降到5毫瓦，折算成平均功率密度约为35uW/cm2，小于 国家标准《GB10436-89作业场所微波辐射卫生标准》规定的一日8小时暴露的 平均功率密度为50uW/cri^的值，所以能确保实验人员长期使用的健康和安全。作为优选，所述的微波发射装置包括依次相连的压控振荡器、两倍频电路、 滤波电路、放大电路、隔离器、E面喇叭发射天线以及提供工作电源的电源模块， 所述的压控振荡器上连接有与频率调节电位器相连的射随电路，所述的放大电 路上连接有与功率调节电位器相连的电压可调电路。频率调节电位器，可改变 射随电路的输出电压，从而改变压控振荡器的输出频率，也即改变所发射的微 波的频率；功率调节电位器，可改变电压可调电路的输出电压，从而改变所发 射的微波的功率。采用电调谐技术实现微波振荡源，取消了传统的谐振腔、衰 减器等易氧化的微波元件，工作稳定，调控方便，便于获得符合实验要求、对 称性好的微波波束，延长整个实验仪的使用寿命。作为优选，所述的电源模块由外接直流电源供电。确保徼波发射装置体积 可做得较小，重量轻，安装到固定臂上很稳定。作为优选，所述的微波接收装置上还设有显示开关，所述的数字显示单元 经显示开关再与电源模块相连。不观测数据时，可把显示开关关闭，使数字显 示单元不工作，从而减少微波接收装置的电能消耗。作为优选，所述的数字显示单元采用液晶显示屏。显示清楚，性能稳定， 实现方便。作为优选，所述的微波光学实验仪还包括底盘、与底盘轴同轴设置的旋转盘，所述的底盘一侧连接有固定臂，所述的微波发射装置设于固定臂上；底盘 轴上还套设有回转臂，回转臂的一头位于所述的底盘、旋转盘之间，所述的微 波接收装置设于回转臂的另一头上。根据不同实验，在底盘轴上插上各种实验 板，如单缝板、双缝板或反射板，旋转回转臂使之到达实验所需要的角度，而 且只需单手操作，回转臂转动时没有噪音。微波发射装置所发射的微波经实验 板的作用，最后由微波接收装置接收到，实验者可从微波接收装置获得直观的 实验结果。作为优选，所述的旋转盘上标有角度刻度，所述的固定臂、回转臂上均连 接有指针，所述的指针的针尖与所述的刻度接触。便于将回转臂旋转到实验需 要的角度，角度读数更方便、精确。作为优选，所述的微波发射装置通过连接杆固接到所述的固定臂上，所述 的微波接收装置也连接有连接杆，所述的连接杆插于回转臂上开设的孔内，回 转臂的侧面设有螺钉，所述的螺钉的尾部顶住连接杆的侧面。旋松螺钉，可上 下升降微波接收装置的连接杆，使微波接收装置与微波发射装置位于同一高度， 再拧紧螺钉。作为优选，所述的底盘正面设有一至两个定位孔，定位孔到底盘轴的最短 距离大于所述的旋转盘的外径。定位孔内根据实验需要可以插上各种实验板， 如分束板等，可进行多种实验，实验种类更丰富。
作为优选，所述的底盘背面设有沿底盘圆周均匀分布的通过螺纹连接的机 脚，所述的机脚至少有三个。调节各机脚的高度，便于底盘保持水平，也使底 盘更平稳。本实用新型的有益效果是调节微波发射装置上的功率调节电位器、频率 调节电位器，可方便地调控发射出的微波的频率和功率，以便获得对称性更好、 更理想的微波波束，同时延长使用寿命。微波接收装置中采用数字显示电路， 具有较高的灵敏度和分辨率，使得使用较小的微波发射功率也能在数字显示单 元清楚地显示出实验结果。最大微波发射功率可以降到5毫瓦，确保实验人员 长期使用的健康和安全。
图1是本实用新型中微波发射装置的一种电路连接框图。图2是本实用新型中微波接收装置的一种电路连接框图。 图3是本实用新型做单缝、双缝实验时的一种结构示意图。 图4是本实用新型做分光实验时的一种结构示意图。图中l.微波发射装置，l'.连接杆，2.微波接收装置，2'.连接杆，3.底盘， 4.旋转盘，5.固定臂，6.回转臂，7.指针，8.螺钉，9.定位孔，IO.机脚，11. 压控振荡器，12.两倍频电路，13.滤波电路，14.放大电路，15.隔离器，16. E 面喇叭发射天线，17.电源模块，18.射随电路，181.频率调节电位器，19.电压 可调电路，191.功率调节电位器，21.E面喇叭接收天线，22.检波电路，23.A/D 转换电路，24.数字显示单元，241.液晶显示屏，25.电源模块，26.显示开关， 30.反射板，31.分束板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的 说明。实施例l:本实施例的微波光学实验仪，如图3所示，有一个底盘3，底盘上与底盘轴同轴安装有一个旋转盘4，旋转盘上标有角度刻度。底盘3正面有两 个定位孔9，定位孔9到底盘轴的最短距离大于旋转盘4的外径。底盘3背面通 过螺纹连接有三个沿底盘圆周均匀分布的机脚10。底盘3 —侧连接有固定臂5， 固定臂5靠近旋转盘4处安装有指针7，指针的针尖与旋转盘上的刻度接触。固 定臂5外端通过连接杆1'安装有微波发射装置1。如图1所示，微波发射装置 l包括依次相连的压控振荡器ll、两倍频电路12、滤波电路13、放大电路14、 隔离器15、 E面喇叭发射天线16以及提供工作电源的电源模块17，压控振荡器 11上还连接有与频率调节电位器181相连的射随电路18，放大电路14上还连 接有与功率调节电位器191相连的电压可调电路19，频率调节电位器、功率调 节电位器的调节头露出于微波发射装置1的壳体外，电源模块17由外接直流电 源供电。如图3所示，底盘轴上还套设有回转臂6，回转臂6的一头位于底盘3、 旋转盘4之间，回转臂6靠近旋转盘4处也安装有指针7，指针的针尖与旋转盘 上的刻度接触。回转臂6的另一头上通过连接杆2'安装有微波接收装置2，连 接杆2'插于回转臂6上开设的孔内，回转臂6的侧面拧有一个螺钉8，螺钉8 的尾部顶住连接杆2'的侧面。如图2所示，微波接收装置2包括依次相连的E 面喇叭接收天线21、检波电路22、 A/D转换电路23、数字显示单元24以及提 供工作电源的电源模块25，本实施例中数字显示单元24采用液晶显示屏241, 液晶显示屏241的工作电压输入端经显示开关24与电源模块25相连。如图3所示，在底盘轴上插上反射板30或单缝板或双缝板，就可进行反射 实验或单缝衍射实验或双缝干涉实验了。调节机脚，使底盘保持水平；调节微
波接收装置的连接杆的高度，使微波接收装置与微波发射装置在同一高度。转 动旋转盘，使固定臂上的指针指在某一角度处，这个角度就是入射角。然后转动 回转臂，使回转臂上的指针指在实验所需要的角度处，液晶显示器上的示值就是 微波接收装置接收到的微波的相对强度。调节微波发射装置上的功率调节电位器、 频率调节电位器，使发射出的微波符合实验要求。如图4所示，在底盘轴上插上分束板31,在底盘3正面的两个定位孔9上插 上反射板31，就可进行迈克尔逊干涉实验了。利用本实用新型还可进行多种实验，如微波的偏振干涉实验、迈克尔逊干涉 实验、布拉格衍射实验和电磁波的线极化、圆极化、椭圆极化实验以及圆极化 波反射和折射、左旋/右旋特性实验，光学中的多种现象也可利用本实用新型得 到验证。
权利要求1.一种微波光学实验仪，包括微波发射装置(1)、微波接收装置(2)以及若干块实验板，其特征在于所述的微波接收装置(2)包括依次相连的E面喇叭接收天线(21)、检波电路(22)、A/D转换电路(23)、数字显示单元(24)以及提供工作电源的电源模块(25)。
2. 根据权利要求1所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的微波发射装 置(1)包括依次相连的压控振荡器(11)、两倍频电路(12)、滤波电路(13)、 放大电路(14)、隔离器(15)、 E面喇叭发射天线(16)以及提供工作电源的电 源模块(17)，所述的振荡器(11)上连接有与频率调节电位器(181)相连的 射随电路(18)，所述的放大电路(14)上连接有与功率调节电位器(191)相 连的电压可调电路(19)。
3. 根据权利要求2所述的微波光学实验仪,其特征在于所述的电源模块(17) 由外接直流电源供电。
4. 根据权利要求1所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的微波接收装 置(2)上还设有显示开关(26)，所述的数字显示单元(24)经显示开关(26) 再与电源模块(25)相连。
5. 根据权利要求1所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的数字显示单 元(24)采用液晶显示屏(241)。
6. 根据权利要求1或2所述的微波光学实验仪，其特征在于还包括底盘(3)、 与底盘轴同轴设置的旋转盘(4)，所述的底盘(3) —侧连接有固定臂(5)，所 述的微波发射装置(1)设于固定臂(5)上；底盘轴上还套设有回转臂(6)， 回转臂(6)的一头位于所述的底盘(3)、旋转盘(4)之间，所述的微波接收 装置(2)设于回转臂的另一头上。
7. 根据权利要求6所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的旋转盘(4) 上标有角度刻度，所述的固定臂(5)、回转臂(6)上均连接有指针(7)，所述 的指针(7)的针尖与所述的刻度接触。
8. 根据权利要求6所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的微波发射装 置(i)通过连接杆(r)固接到所述的固定臂(5)上，所述的微波接收装置(2)也连接有连接杆(2')，所述的连接杆(2')插于回转臂(6)上开设的孔 内，回转臂(6)的侧面设有螺钉(8)，所述的螺钉(8)的尾部顶住连接杆(2') 的侧面。
9. 根据权利要求6所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的底盘(3)正 面设有一至两个定位孔(9)，定位孔(9)到底盘轴的最短距离大于所述的旋转 盘(4)的外径。
10. 根据权利要求6所述的微波光学实验仪，其特征在于所述的底盘(3) 背面设有沿底盘圆周均匀分布的通过螺纹连接的机脚(10)，所述的机脚(10) 至少有三个。
专利摘要本实用新型涉及一种微波光学实验仪，它包括微波发射装置、微波接收装置以及若干块实验板。微波接收装置包括依次相连的E面喇叭接收天线、检波电路、A/D转换电路、数字显示单元以及提供工作电源的电源模块。微波发射装置包括依次相连的压控振荡器、两倍频电路、滤波电路、放大电路、隔离器、E面喇叭发射天线以及提供工作电源的电源模块，压控振荡器上连接有与频率调节电位器相连的射随电路，放大电路上连接有与功率调节电位器相连的电压可调电路。本实用新型具有较高的灵敏度和分辨率，最大微波发射功率可以降到5毫瓦，确保实验人员长期使用的健康和安全。而且微波的频率和功率调控方便，微波波束对称性更好，也延长使用寿命。
文档编号G09B23/00GK201051329SQ20072011087
公开日2008年4月23日 申请日期2007年6月18日 优先权日2007年6月18日
发明者唐一波, 戴建明, 章志敏, 骆冠松 申请人:杭州大华仪器制造有限公司;淮北煤炭师范学院