【導(dǎo)讀】萬能工具顯微鏡結(jié)構(gòu)及實(shí)物圖所示。萬能工具顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)件軸線與被測(cè)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(jì)算。3）在違反阿貝原則時(shí)，測(cè)量長(zhǎng)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(cè)它們的直徑，用數(shù)字式計(jì)量光柵讀數(shù)及傳統(tǒng)的目視法讀數(shù)法。每個(gè)對(duì)象測(cè)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(zhǎng)度。通過這次實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行精密觀測(cè)。光重疊相干后，經(jīng)棱鏡G2反射，進(jìn)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(chǎng)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(hào)輸出 樣品 的 光譜 透過率 測(cè)量 Vr1 為 樣品 1 的電壓 測(cè)量值 Vr2 為樣品 2 的電壓 測(cè)量值 Vr 為 不加 樣品的電壓測(cè)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(cè)量 1 號(hào) 片 中心 波長(zhǎng)為 633nm， 電壓隨波長(zhǎng)變化 特性 ： 波長(zhǎng) /nm 380 420 460 500 540 580 600 610 Vr/mV 波長(zhǎng) /nm 620 625 630 635 640 650 690 730 Vr/mV 1 號(hào) 片 電壓隨波長(zhǎng)變化 曲線 ： 00 100 200 300 400 500 600 700 8001號(hào)片電壓隨波長(zhǎng)變化 5 號(hào)片 中心 波長(zhǎng)為 532nm， 電壓隨波長(zhǎng)變化 特性 ： 波長(zhǎng) /nm 380 420 460 500 510 520 525 530 Vr/mV 波長(zhǎng) /nm 535 540 550 590 630 670 710 Vr/mV 5 號(hào) 片 電壓隨波長(zhǎng)變化曲線 ： 四、 實(shí)驗(yàn)小結(jié) 實(shí)驗(yàn) 中 使用 了 鎖定放大器， 實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù) 比較 準(zhǔn)確 。樣品 1 和樣品 2 在短波長(zhǎng)區(qū)域透過率都很低，明顯屬于長(zhǎng)波長(zhǎng)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(cè)量中 ， 1 號(hào)和 5 號(hào) 濾光片的 3dB 帶寬 為 20nm 左右 ， 窄帶濾波特性較好。 實(shí)驗(yàn)過程中， 影響實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性主要是由于 實(shí)際測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)電壓值有抖動(dòng)。 010 100 200 300 400 500 600 700 8005號(hào)片電壓隨波長(zhǎng)變化 實(shí)驗(yàn) 九 紅外報(bào)警器設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 一、 概述 紅外報(bào)警器是利用工作在紅外波段的光電探測(cè)器制作的一種光電探測(cè)系統(tǒng)，它能替代人看守倉庫或監(jiān)視一定范圍的場(chǎng)所，當(dāng)有人或異物進(jìn)入時(shí)，便可發(fā)出聲光報(bào)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(dòng)式紅外報(bào)警器原理框圖 常用的紅外報(bào)警器，按其工作方式可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩種。 圖 11 為主動(dòng)式紅外報(bào)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(cè)器接收，紅外輻射信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)信號(hào)放大和處理電路后送報(bào)警電路。這種報(bào)警器實(shí)際上分為發(fā)送和接收兩個(gè)部分，分開放置。當(dāng)沒有人和物進(jìn)入這兩部分時(shí)，紅外輻射沒有被阻斷，報(bào)警器處于一種狀態(tài)，不報(bào)警。一旦有人或物進(jìn)入這兩部分之間，紅外輻射被阻斷，報(bào)警器立即翻轉(zhuǎn)到另外一種狀態(tài)，即可發(fā)出聲光報(bào)警，或以其它方式報(bào)警。 圖 12 被動(dòng)式紅外報(bào)警器原理框圖 被動(dòng)式紅外報(bào)警器的原理框圖如圖 12 所示，這種報(bào)警器實(shí)際上只有接受部分 ，當(dāng)有人和物體進(jìn)入其監(jiān)視范圍內(nèi)時(shí)，人或物體發(fā)出的紅外輻射被紅外探測(cè)器接收后，經(jīng)過信號(hào)放大和處理，就會(huì)發(fā)出報(bào)警。 因此在設(shè)計(jì)和選用紅外報(bào)警器時(shí)，必須根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)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(dòng) 電路 紅外光 發(fā)射源 紅外探 測(cè)器及 偏置 放大 及處理 報(bào)警 電路 二、 設(shè)計(jì)方案 要求設(shè)計(jì)一個(gè)主動(dòng)式紅外報(bào)警器，所以必須選擇合適的紅外發(fā)光二極管和光電二級(jí)管（或光電三級(jí)管），主要使它們的發(fā)光波段和接收波段能夠互相對(duì)應(yīng)。 首先查閱光電手冊(cè)，經(jīng)過多種因素考慮選擇紅外發(fā)光二級(jí)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(shí)仍然有 70%的峰值響應(yīng)故可選用。因?yàn)闆]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(bào)警的要求，設(shè)計(jì)發(fā)射部分電路如圖 51 所示。 圖 21 紅外報(bào)警器發(fā)射部分原理圖 這是一個(gè)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(qiáng)度，也就決定了接收距離。本設(shè)計(jì)中 R3 使用 100 歐 可變 變阻器，方便調(diào)節(jié)。 圖 22 紅外報(bào)警器接收部分原理圖 紅外報(bào)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(fù)載能力加強(qiáng)，送入 A2 作濾波，信號(hào)濾波后再送入 A3 作放大，放大了信號(hào)經(jīng) D RC3 進(jìn)行半波整流后并在 C3 上保持一定的正電平，正常工作時(shí)，這個(gè)正電平（ UC3）大于運(yùn)放 A4 同相端 VP 的值，因此， A4 輸出為負(fù)，發(fā)光二極管 D4 處于反偏狀態(tài)，不發(fā)光，一旦有人進(jìn)入發(fā)射部分和接收部分之間時(shí)， A1 沒有信號(hào)輸出， A3 也就沒有信號(hào)輸出，則 UC3 上的電壓會(huì)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(bào)警信號(hào)。調(diào)節(jié) R12 的大小，可調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度。 為了減少電源種類，我們只使用了 177。1 2V 的對(duì)稱電源。 本設(shè)計(jì)中， 紅外報(bào)警器發(fā)射部分 R3 取 30 歐， R1=560Ω， R2=10KΩ,C1=，充電時(shí)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(jì)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(shí)驗(yàn)結(jié)果 在 實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)外界的紅外光對(duì)系統(tǒng)的影響仍比較大， 擋住 外界 太陽光 時(shí)，系統(tǒng)可以正常工作， 探測(cè) 距離 可以達(dá)到 1m，但是需要紅外發(fā)射管和紅外接收管對(duì)準(zhǔn)，稍有偏差，就不能探測(cè)到紅外光 。最后 得到了正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：發(fā)射二極管和接收二極管之間有障礙物時(shí)，發(fā)光二極管亮；無障礙時(shí)，發(fā)光二級(jí)管滅。 對(duì)于外界光 的影響，我們提出的改進(jìn)意見是使用 的解碼電路 對(duì) 信號(hào)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(jì)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(hào) 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(jí)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(bào)警，做出你的改進(jìn)設(shè)計(jì)？ 答：要 構(gòu)成閃爍燈光，須 去掉 D4， 級(jí)聯(lián)一個(gè)用 555 定時(shí)器 構(gòu)成的 1s 計(jì)時(shí) 電路， 使 R12的 輸出接到 555 定時(shí)器 的 VCC 接口 ，形成延時(shí) 1s 電路 。 計(jì)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(jì)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(huì)降低。 為什么紅外發(fā)光二極管 HG413 要用方波來驅(qū)動(dòng)？用直流驅(qū)動(dòng)行不行？是否更好？ 答 ： 方波頻率較高時(shí)，類似于數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)， 用 方波 來驅(qū)動(dòng) 可以減少環(huán)境 紅外光 干擾 。用直流驅(qū)動(dòng) 也可以 ， 但是 信號(hào)很容易受外界影響 ，而且 會(huì)縮短 紅外 發(fā)光二極管的壽命。 課程總結(jié) 當(dāng)初選這門實(shí)驗(yàn)課被不少同學(xué) 說“傻”，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)同學(xué)準(zhǔn)備考研 或者找工作的情況下，實(shí)驗(yàn)課相較于理論課對(duì)出勤的要求更為嚴(yán)格，何況還要到南七做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)初選這門課一是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)課的課時(shí)緊湊且 較短；二是我個(gè)人認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課相對(duì)于理論課顯得更有趣些。在實(shí)驗(yàn)中能夠檢驗(yàn)自己理論課的知識(shí)水平同時(shí)又不局限于理論。實(shí)驗(yàn)是光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)，主要是光電技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)的過程中我們鞏固而且加深了光電技術(shù)方面的知識(shí)，鍛煉了我們的動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)了我們的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和合作水平，讓我們?cè)诠怆姷奶街嫌辛诵碌恼J(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)。