【導(dǎo)讀】萬能工具顯微鏡結(jié)構(gòu)及實物圖所示。萬能工具顯微鏡的標準件軸線與被測件軸線不在一條直線上，而處于平行狀況。2）阿貝誤差按垂直面、水平面分別計算。3）在違反阿貝原則時，測量長度為?的工件所引起的阿貝誤差是總阿貝誤差的L?。5）滿足阿貝原則的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)龐大。用1元的硬幣，分別測它們的直徑，用數(shù)字式計量光柵讀數(shù)及傳統(tǒng)的目視法讀數(shù)法。每個對象測10次，求算數(shù)平均值和均方根值。裝置上再度一數(shù)；兩次讀數(shù)之差即為物體長度。通過這次實驗，理解了阿貝原理以及產(chǎn)生阿貝誤差的原因，初步使用萬能工具顯微鏡，平面干涉儀基于雙光束等厚干涉原理進行精密觀測。光重疊相干后，經(jīng)棱鏡G2反射，進入接收件。為光譜，這是由于多縫衍射和干涉的結(jié)果。射圖樣中的主極大條件決定的。300mm，入射與出射狹縫位于球面鏡的焦面。光路中的光闌和擋光板起限制視。場外多余光束的作用，以利于減少儀器的雜散光。

　　

【正文】 鎖定放大器 A B 參考輸入 調(diào)制信號輸出 樣品 的 光譜 透過率 測量 Vr1 為 樣品 1 的電壓 測量值 Vr2 為樣品 2 的電壓 測量值 Vr 為 不加 樣品的電壓測量值 由此 可以繪出樣品 1 的 光譜透過率曲線 樣品 2 的 光譜透過率曲線 濾光片 的帶寬 特性 測量 1 號 片 中心 波長為 633nm， 電壓隨波長變化 特性 ： 波長 /nm 380 420 460 500 540 580 600 610 Vr/mV 波長 /nm 620 625 630 635 640 650 690 730 Vr/mV 1 號 片 電壓隨波長變化 曲線 ： 00 100 200 300 400 500 600 700 8001號片電壓隨波長變化 5 號片 中心 波長為 532nm， 電壓隨波長變化 特性 ： 波長 /nm 380 420 460 500 510 520 525 530 Vr/mV 波長 /nm 535 540 550 590 630 670 710 Vr/mV 5 號 片 電壓隨波長變化曲線 ： 四、 實驗小結(jié) 實驗 中 使用 了 鎖定放大器， 實驗 數(shù)據(jù) 比較 準確 。樣品 1 和樣品 2 在短波長區(qū)域透過率都很低，明顯屬于長波長透過率材料；其中樣品 2 在 700nm 附近有 100%的透過率峰值。 濾光片的帶寬測量中 ， 1 號和 5 號 濾光片的 3dB 帶寬 為 20nm 左右 ， 窄帶濾波特性較好。 實驗過程中， 影響實驗測量的準確性主要是由于 實際測得的標準電壓值有抖動。 010 100 200 300 400 500 600 700 8005號片電壓隨波長變化 實驗 九 紅外報警器設(shè)計實驗 一、 概述 紅外報警器是利用工作在紅外波段的光電探測器制作的一種光電探測系統(tǒng)，它能替代人看守倉庫或監(jiān)視一定范圍的場所，當有人或異物進入時，便可發(fā)出聲光報警，告訴主人出現(xiàn)了意外情況，以便采取應(yīng)急措施。 圖 11 主動式紅外報警器原理框圖 常用的紅外報警器，按其工作方式可分為主動式和被動式兩種。 圖 11 為主動式紅外報警器的原理框圖。由紅外光源發(fā)出的紅外輻射被紅外探測器接收，紅外輻射信號變?yōu)殡娦盘?，?jīng)信號放大和處理電路后送報警電路。這種報警器實際上分為發(fā)送和接收兩個部分，分開放置。當沒有人和物進入這兩部分時，紅外輻射沒有被阻斷，報警器處于一種狀態(tài)，不報警。一旦有人或物進入這兩部分之間，紅外輻射被阻斷，報警器立即翻轉(zhuǎn)到另外一種狀態(tài)，即可發(fā)出聲光報警，或以其它方式報警。 圖 12 被動式紅外報警器原理框圖 被動式紅外報警器的原理框圖如圖 12 所示，這種報警器實際上只有接受部分 ，當有人和物體進入其監(jiān)視范圍內(nèi)時，人或物體發(fā)出的紅外輻射被紅外探測器接收后，經(jīng)過信號放大和處理，就會發(fā)出報警。 因此在設(shè)計和選用紅外報警器時，必須根據(jù)不同的應(yīng)用場合， 做出 合理的選擇。這種選擇是多因素綜合的結(jié)果，答案不是唯一的。 驅(qū)動 電路 紅外光 發(fā)射源 紅外探 測器及 偏置 放大 及處理 報警 電路 二、 設(shè)計方案 要求設(shè)計一個主動式紅外報警器，所以必須選擇合適的紅外發(fā)光二極管和光電二級管（或光電三級管），主要使它們的發(fā)光波段和接收波段能夠互相對應(yīng)。 首先查閱光電手冊，經(jīng)過多種因素考慮選擇紅外發(fā)光二級管 HG413，其發(fā)光波段集中在 附近，相應(yīng)的接收器件選擇 2CU1光電二極管。其光譜響應(yīng)曲線的峰值在 ，到 時仍然有 70%的峰值響應(yīng)故可選用。因為沒有響應(yīng)峰值在 的光電二極管。也只好這樣配置。 根據(jù)紅外發(fā)光二極管 HG413 的參數(shù)，和紅外報警的要求，設(shè)計發(fā)射部分電路如圖 51 所示。 圖 21 紅外報警器發(fā)射部分原理圖 這是一個由 555 電路組成的多諧振蕩器，振蕩頻率為 。調(diào)節(jié) R3 的大小可限制通過HG413 的電路，從而決定發(fā)射強度，也就決定了接收距離。本設(shè)計中 R3 使用 100 歐 可變 變阻器，方便調(diào)節(jié)。 圖 22 紅外報警器接收部分原理圖 紅外報警器接收部分如圖 52 所示。 這里 RL 是光電二極管 2CU 的偏置電路， RC 是交流耦合電路， A1 構(gòu)成電壓跟隨器。 A2及其外圍阻容元件構(gòu)成有源濾波器。 A3 構(gòu)成反相比例放大器。 D3 和 R C3 組成半波整流濾波電路，由 2CU 接 收到的脈沖紅外輻射，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}中后，經(jīng)過 A1 電壓跟隨器，電流負載能力加強，送入 A2 作濾波，信號濾波后再送入 A3 作放大，放大了信號經(jīng) D RC3 進行半波整流后并在 C3 上保持一定的正電平，正常工作時，這個正電平（ UC3）大于運放 A4 同相端 VP 的值，因此， A4 輸出為負，發(fā)光二極管 D4 處于反偏狀態(tài)，不發(fā)光，一旦有人進入發(fā)射部分和接收部分之間時， A1 沒有信號輸出， A3 也就沒有信號輸出，則 UC3 上的電壓會降低， 一旦低于 A4 同相端設(shè)置的電平， A4 即輸出高電平，發(fā)光二極管 D4 便發(fā)光，這便是報警信號。調(diào)節(jié) R12 的大小，可調(diào)節(jié)發(fā)光強度。 為了減少電源種類，我們只使用了 177。1 2V 的對稱電源。 本設(shè)計中， 紅外報警器發(fā)射部分 R3 取 30 歐， R1=560Ω， R2=10KΩ,C1=，充電時間 T=In2(R1+R2) C= 104S，輸出方波占空比 = Ra+RbRa+2Rb≈ 50%。 NE555 多諧振蕩 電路輸出占空比為 50%的 f= 的方波。本設(shè)計中電源使用 177。12 電源，由 220V 市電轉(zhuǎn)換而來。 NE555電源電壓由 +12V 經(jīng) L7805 轉(zhuǎn)換得到。 三、 實驗結(jié)果 在 實驗中發(fā)現(xiàn)外界的紅外光對系統(tǒng)的影響仍比較大， 擋住 外界 太陽光 時，系統(tǒng)可以正常工作， 探測 距離 可以達到 1m，但是需要紅外發(fā)射管和紅外接收管對準，稍有偏差，就不能探測到紅外光 。最后 得到了正確的實驗結(jié)果：發(fā)射二極管和接收二極管之間有障礙物時，發(fā)光二極管亮；無障礙時，發(fā)光二級管滅。 對于外界光 的影響，我們提出的改進意見是使用 的解碼電路 對 信號光 經(jīng)行 接收，這樣只能接收 的紅外光 。 四、 思考題 光電二極管 2CU 是工作在什么模式？ 答 ：反向偏壓狀態(tài)，反向電流將隨著光照的增加而增加 。 阻容耦合電路 RC 的選擇計算方法是怎樣的？去掉 R，是否可以？ 答 ： 阻容耦合電路 一般 構(gòu)成高通濾波器， 通帶 中心頻率 f=1/（ 2π RC） ，而 f 為信號 的 中心 頻率，可見要 構(gòu)成高通 濾波器 ， R 不可以去掉 。 A2 構(gòu)成什么樣的濾波器？這一級有無放大功能？ 答： 有源濾波器 ，有放大作用 。 如果希望用閃爍燈光報警，做出你的改進設(shè)計？ 答：要 構(gòu)成閃爍燈光，須 去掉 D4， 級聯(lián)一個用 555 定時器 構(gòu)成的 1s 計時 電路， 使 R12的 輸出接到 555 定時器 的 VCC 接口 ，形成延時 1s 電路 。 計算圖 21 中 R3 的取值范圍，已知 HG413 的工作電流范圍是 1050mA。 答： HG413 的壓降 為 ， 555 的 輸出電平為 5V，所以 R3 的 取值范圍為 72Ω 360Ω 。 計算圖 22 中 R12 的取值范圍，已知 BT201 的工作電流最大值為 40mA。 答：比較器 的 輸出 電壓為 電源電壓 12V， 紅色 發(fā)光二極管的壓降為 ，所以 R12 的阻值 最小為 245Ω， 可以 適度 增大 ， 但是 阻值 增大后發(fā)光二極管的發(fā)光亮度會降低。 為什么紅外發(fā)光二極管 HG413 要用方波來驅(qū)動？用直流驅(qū)動行不行？是否更好？ 答 ： 方波頻率較高時，類似于數(shù)字信號驅(qū)動， 用 方波 來驅(qū)動 可以減少環(huán)境 紅外光 干擾 。用直流驅(qū)動 也可以 ， 但是 信號很容易受外界影響 ，而且 會縮短 紅外 發(fā)光二極管的壽命。 課程總結(jié) 當初選這門實驗課被不少同學(xué) 說“傻”，因為在大多數(shù)同學(xué)準備考研 或者找工作的情況下，實驗課相較于理論課對出勤的要求更為嚴格，何況還要到南七做實驗。當初選這門課一是因為實驗課的課時緊湊且 較短；二是我個人認為實驗課相對于理論課顯得更有趣些。在實驗中能夠檢驗自己理論課的知識水平同時又不局限于理論。實驗是光電信息技術(shù)實驗，主要是光電技術(shù)的實際應(yīng)用。在實驗的過程中我們鞏固而且加深了光電技術(shù)方面的知識，鍛煉了我們的動手操作能力，培養(yǎng)了我們的團隊意識和合作水平，讓我們在光電的探知上有了新的認識和發(fā)現(xiàn)。