基于單片機(jī)改造邁氏干涉儀自動(dòng)測量微小長度

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是在原有物理光學(xué)儀器——邁克爾干涉儀的基礎(chǔ)上增加了電子技術(shù)的設(shè)計(jì)模塊，如圖3所示。模塊包括：單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤控制單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、光電轉(zhuǎn)換電路和液晶顯示單元。

2．1 光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)
光電轉(zhuǎn)換電路由兩部分組成，如圖4所示，氦氖激光干涉條紋檢測和白光干涉彩紋檢測，它的作用是把變化的光信號轉(zhuǎn)換為可供單片機(jī)識別的脈沖信號。

2．1．1 激光干涉條紋檢測
該部分由兩個(gè)光敏二極管，偏置電阻R1，R2，分壓電阻R3，R4和一個(gè)運(yùn)算放大器A1組成。當(dāng)微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光屏上會(huì)出現(xiàn)圓環(huán)型“吞”、“吐”條紋，一個(gè)光敏二極管對準(zhǔn)圓環(huán)條紋正中心，另一個(gè)用于檢測背景光，這樣設(shè)計(jì)可以大大減小外界光強(qiáng)的影響，在一般光強(qiáng)下均可測量。光敏二極管對變化的光信號敏感，加上偏置電阻R1和R2后會(huì)輸出合適的電信號。分壓電阻R3，R4給運(yùn)算放大器的反向輸入端提供合適的門限電壓，電信號從同向輸入端輸入，當(dāng)高于反向輸入端的門限電壓Um1時(shí)，輸出電壓翻轉(zhuǎn)到電源電壓的正極(+5 V)，當(dāng)輸入電壓低于反向端的門限電壓Um1時(shí)，輸出電壓翻轉(zhuǎn)到電源電壓的地(0 V)。由此，“吞”、“吐”條紋轉(zhuǎn)換為了脈沖信號。
2．1．2 白光干涉彩紋檢測
該部分由光敏二極管1，偏置電阻R1，放大器A2和門限比較器A3組成。它的原理與激光類似，當(dāng)彩紋出現(xiàn)時(shí)，光強(qiáng)度變化會(huì)使光敏二極管1產(chǎn)生微弱的電信號，此信號經(jīng)過放大器A2被放大(放大器的放大倍數(shù)由電阻R6和R7決定)，再經(jīng)過門限比較器A3(門限比較器的門限值由電阻R8和R9確定)，最后轉(zhuǎn)變?yōu)榱嗣}沖信號。