专利名称：智能光探测移动条纹计数仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子测量仪器类，是一种广泛应用于教学、科研和工业生产中的智能光探测移动条纹计数仪。
背景技术：
利用干涉条纹的移动测量微小长度的变化是教学、科研和工业生产中常用的基本方法之一。根据干涉原理，产生干涉条纹的两干涉光束的光程差每变化二分之一波长，就有一条纹通过中心视场。以迈克尔逊干涉仪产生的干涉条纹为例，若中心视场有Δn个条纹“涌出”或“陷入”，则反射镜M1移动的距离为Δl＝Δn×λ/2，因此，只要能准确计数出条纹移动的数目，就能非常准确的测量微小长度的变化。通过物理量之间的关系，我们还可用它来测量其它物理量的变化，如温度、电场等物理量的变化过程。
目前，移动条纹的计数主要采用两种方法对于变化较慢、变化值较小的物理量变化，主要采用人工计数；而对较快和较大的变化则采用CCD条纹计数仪进行。人工计数一般会带来较大的偶然误差，当条纹移动过快、过多时，人工计数一般无法进行下去。CCD条纹计数仪也存在着严重的缺陷，主要有(1)CCD的响应速度受到画面扫描速度的限制。通用型CCD的扫描速度一般为每帧画面20ms，如用CCD记录条纹移动数目，必须要求条纹移动周期不小于20ms，当条纹移动过快时会出现严重的“漏计”现象，这在一定程度上极大地影响了测量精度。
(2)CCD条纹计数仪价格较高，目前市场价格一般在4000-6000元之间。
发明内容本实用新型的目的是要提供一种计数准确、测量范围大、灵敏度高、抗干扰能力强、性价比高的智能光探测移动条纹计数仪，以解决采用现有计数方法不准确的问题。
本实用新型的具体设计方案是选用一台电子计数器，特别是在电子计数器外接有一组放大电路和整形电路，与放大电路还接有一个光敏二极管。
本实用新型中所述的放大电路和整形电路是由四个电阻R1、R2、R3、R4与一个运算放大器D2按图3所示电连接而成。
为使用方便，针对本仪器使用过程的环境及其特殊性，本实用新型的电子计数器，包括有单片机，与单片机配接有键盘、存储器、晶振复位键、数码显示装置及计算机接口。
本实用新型的设计原理是参见图1，整个装置由数据采集、信号放大整形和计数三部分组成，其中1.用单个光敏二极管采集数据数据采集由传感元件光敏二极管组成的光探测器完成。本装置采用单个光敏二极管作为探头，主要是考虑到光敏二极管的灵敏度高、响应时间短(通用型约为0.1ms，而PIN型和雪崩型为ns数量级)。将光敏二极管安装在观察屏上，并对准视场中心。干涉明(暗)条纹的光强分布理论上应为正弦波形，由于光源光强分布的不均匀、环境影响以及干涉仪的抖动，实际得到的条纹是干涉条纹、环境杂光以及干涉仪抖动干扰所叠加的光强分布，结果为不规则的正弦波。干涉条纹移动时，光敏二极管输出的电信号也为不规则的正弦波。如果将采集的信号直接输给计数器，正弦波上的干扰波纹可能会触发计数器而产生误动作。
2.信号放大和信号整形由光敏二极管采集到的电信号一般比较小，应前置一放大器对其进行放大处理。放大后的电信号经比较器转变成标准的矩形波。
3.计数器它既可显示条纹移动数，也可显示长度变化值；同时还可以与计算机直接接口，通过计算机精确显示测量值。
本实用新型计数准确，测量范围大，灵敏度高，抗干扰能力强，性价比高，它与CCD条纹计数仪相比具有显著的优势，主要表现为以下几方面(1)本仪器响应速度远远大于CCD的响应速度。CCD的扫描速度一般约为每帧画面20ms，当条纹移动频率高于50HZ(＝1/20ms)时会出现严重的“漏计”现象，计数过程无法进行。单个普通光敏二极管的响应时间为约为0.1ms，它容许条纹移动的频率约为10kHz。若采用PIN型和雪崩型光敏二极管，则容许的条纹移动频率可达到为1000MHz数量级。这种情况下，整个仪器的响应频率由计数模块决定。
(2)测量长度变化值时，本仪器的测量精度与迈克尔逊干涉仪相比，不存在偶然误差。与计算机接口后，其测量范围可以大大地扩展，远远超出人工计数所能承受的范围，长度变化的测量精度与测量值大小由输入波长的精度决定。
(3)与计算机接口后，系统能根据给定的时间间隔自动记录物理量(长度)变化过程值，为精确考察物理量的变化过程提供了数据依据。
(4)本仪器的成本远低于CCD条纹计数仪的成本。仅几百元。
图1是本实用新型的原理图；图2是本实用新型结构方框图；图3是本实用新型放大整形电路图；图4为本实用新型产品外壳的前面板示意图；图5为本实用新型产品外壳的后面板示意图。
图中1-光敏二极管，2-信号放大整形电路，3-键盘，4-单片机，5-数码显示装置，6-计算机接口，7-储存器，8-晶振复位键，9-电位调节旋扭，10-阀值调节旋扭，11-幅度指示灯，12-高低指示灯，13-显示屏，14-按键，15-插座，16-计算机接口，17-电源插口，18-电源开关。
具体实施方式
参见图2，本实用新型是由光敏二极管1、信号放大整形电路2及电子计数器部分组成，在本实施例中的电子计数器是由单片机4、与单片机4连接的键盘3、数码显示装置5、计算机接口6、储存器7、晶振复位键8组成。电子计数器还可直接应用成型的计数产品，如CS-Z型智能数字测时器、SSM-SC型计时-计数-计频仪等。
本实用新型中的信号放大整形电路2其具体结构参见图3，它是由四个电阻R1、R2、R3、R4及一和运算放大器D2按图3电连接而成，其中的电阻值均设计为100KΩ，考虑到不同测量环境条纹的亮度不同以及正弦波上存在干扰波纹，为了便于调节电位和阀值电压，本实用新型中的R1和R4选用可变电阻。其中的运算放大器选用LM324。
在本实用新型的电子计数器中，单片机4选用AT89551，数码显示装置5采用共阴极数码动态扫描显示屏，计算机接口6选用RS232，存储器选用HY62256。
作为一个完整的产品，本实用新型还配有外壳，外壳的前面板参见图4，其上设置有电位调节旋扭9(连接R1)，阀值调节旋扭10(连接R4)，十个幅度指示灯11，两个显示波形高低的高低指示灯12，显示屏13，及十六个按键14。外壳的后面板参见图5，其上设置有光探头插座15(外接光敏二极管1)，计算机接口16，电源插口17，电源开关18。
权利要求1.一种智能光探测移动条纹计数仪，具有电子计数器，其特征是电子计数器外接有一组放大电路和整形电路，与放大电路还接有一个光敏二极管。
2.根据权利要求1所述的一种智能光探测移动条纹计数仪，其特征是所述的放大电路和整形电路是由四个电阻R1、R2、R3、R4与一个运算放大器D2电连接而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种智能光探测移动条纹计数仪，其特征是所述的电子计数器，包括有单片机，与单片机配接有键盘、存储器、晶振复位键、数码显示装置及计算机接口。
专利摘要本实用新型提出了一种智能光探测移动条纹计数仪，它具有一个电子计数器，特别是在电子计数器外接有一组放大电路和整形电路，与放大电路还接有一个光敏二极管，本实用新型克服了现有技术条纹计数不准确的问题，可广泛应用于教学、科研和工业生产中。
文档编号G01D5/26GK2802449SQ200520095860
公开日2006年8月2日 申请日期2005年4月6日 优先权日2005年4月6日
发明者王陵, 张少武, 彭琦, 田开坤, 王秀章 申请人:湖北师范学院