基于單片機改造邁氏干涉儀自動測量微小長度

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

2．1 光電轉(zhuǎn)換電路設計
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)換為可供單片機識別的脈沖信號。

2．1．1 激光干涉條紋檢測
該部分由兩個光敏二極管，偏置電阻R1，R2，分壓電阻R3，R4和一個運算放大器A1組成。當微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)動時，光屏上會出現(xiàn)圓環(huán)型“吞”、“吐”條紋，一個光敏二極管對準圓環(huán)條紋正中心，另一個用于檢測背景光，這樣設計可以大大減小外界光強的影響，在一般光強下均可測量。光敏二極管對變化的光信號敏感，加上偏置電阻R1和R2后會輸出合適的電信號。分壓電阻R3，R4給運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，當高于反向輸入端的門限電壓Um1時，輸出電壓翻轉(zhuǎn)到電源電壓的正極(+5 V)，當輸入電壓低于反向端的門限電壓Um1時，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，當彩紋出現(xiàn)時，光強度變化會使光敏二極管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。