【正文】 ng device based on Michelson interferometer, analyzes several factors disturbing the count and the method of elimination. Design and application of photoelectric transformation principle, the optical signals are converted to electrical signals, after proper treatment, the number of interference fringes is displayed by the counter, pared with conventional measuring data reading microscope. The test results show that the instrument has the characteristics of simple principle, high accuracy, easy realization, more intuitive, can be used as experimental innovation design of university physics laboratory to set, the promotion of strong. Keywords: sensitivity。 測試結(jié)果表明該儀器具有原理簡單 、 測量精度高 、容易實現(xiàn) 、更加直觀 等特 點，可作為大學(xué)物理實驗室的創(chuàng)新設(shè)計性實驗來設(shè)置， 推廣性強 。 文章 主要 介紹了一種基于邁克爾遜干涉儀的微小長度測量裝置的設(shè)計方案， 分析了對計數(shù)進 行干擾的幾種因素以及其 排除的方法。與一般的光學(xué)測量方法相比，光學(xué)干涉測量技術(shù)具有更高的靈敏度和精度。 畢業(yè)設(shè)計 2021 年 6月 14日 設(shè)計題目 干涉測量系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 20210191 專業(yè)班級 光信息 091班 指導(dǎo)教師 院系名稱 儀器科學(xué)與光電工程 目 錄 中文摘要 .............................................................. 1 英文摘要 .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 第一章 緒 論 ........................................................ 3 課題的背景及意義 .......................................... 3 發(fā)展現(xiàn)狀及前景 ............................................ 3 本文研究內(nèi)容及方法 ........................................ 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計的理論基礎(chǔ) ............................................. 7 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 .......................................... 7 系統(tǒng)主要模塊 .............................................. 8 系統(tǒng)工作原理 .............................................. 8 系統(tǒng)性能及指標(biāo) ............................................ 9 第三章 干涉儀光學(xué)設(shè)計 ................................................ 10 工作原理 ................................................. 10 ZEMAX軟件介紹 ............................................ 11 ZEMAX仿真實現(xiàn) ............................................ 12 模式選擇 ........................................... 12 非序列模式下建立的模型 ............................. 13 等厚干涉 ........................................... 15 等傾干涉 ........................................... 17 結(jié)果分析 ................................................. 18 器件選擇 ................................................. 19 第四章 計數(shù)器電子設(shè)計 ................................................ 21 計數(shù)器基本簡介 ........................................... 21 計數(shù)器各部分結(jié)構(gòu)及選擇 ................................... 21 計數(shù)器電路設(shè)計 ........................................... 22 移相系統(tǒng) ........................................... 22 光電轉(zhuǎn)換模塊 ....................................... 25 細分辨向電路 ....................................... 26 計數(shù)顯示模塊 ....................................... 30 十進制計數(shù)器 74LS192 ................................ 31 結(jié) 論 ............................................................... 34 致 謝 ............................................................... 35 參考文獻 ............................................................. 36 1 干涉測量系統(tǒng)的設(shè)計 摘 要 ： 光學(xué)干涉測量技術(shù)是以光波干涉原理為基礎(chǔ)的一門技術(shù)，不但是實驗物理學(xué)的重要方法，而且廣泛應(yīng)用于其它學(xué)科。因為干涉儀 是以干涉條紋來反映被測物理量，如位移、折射率、波長等的變化信息。設(shè)計應(yīng)用光電變換原理， 通過 光信號轉(zhuǎn)換 為 電信號，再經(jīng)適當(dāng)處理，把干涉條紋變化的數(shù)量用計數(shù)器記錄 并 顯示出來 ，與常規(guī)讀數(shù)顯微鏡測量數(shù)據(jù)進行了對比 。 關(guān) 鍵 詞： 靈敏度、精度、 邁克爾遜干涉儀；微小長度測量； 干擾；顯示 。 precision。 the small length。 displayed 3 第一章 緒 論 測量在工業(yè)中是不可缺少的，如長度的測量，位移的測量，速度的測量等等。 課題的背景及意義 隨著近代工業(yè)的迅速發(fā)展，微位移測量變得十分重要，且現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展對微位移測量的精度和方式提出了更多更高的要求。 進行更精密的測量 時 ，特別是對運動物體的位置 測量，傳統(tǒng)方法就有些力不從心了。在激光 出現(xiàn)以后，加之電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展， 干涉技術(shù)得到了長足進展。常用的干涉儀有邁克爾遜干涉儀、馬赫 — 曾德干涉儀、菲索干涉儀、泰曼 — 格林干涉儀等。干涉法原理簡單、構(gòu)造容易，測量精度高，測量范圍大，適用于實時動態(tài)測量而被廣泛應(yīng)用于位移及長度測量。 發(fā)展現(xiàn)狀及前景 邁克爾遜干涉儀原理簡明，構(gòu)思巧妙，堪稱精密光學(xué)儀器的典范 。 隨著對儀器的不斷改進，還能用于光譜線精細結(jié)構(gòu)的研究和利用光波標(biāo)定標(biāo)準米尺等實驗 。在該研究組進行的一次實驗中，高 2 米的機器人 4 手臂以 50 厘米每秒的速度運動，系統(tǒng)對其臂端反射體的位置進行了測量，測量精度達到 1 微米。如盧貴武 、 熊昌友 、 江惠民等采用邁克爾遜干涉技術(shù)進行微小位移量和微振動的測量 。趙斌研究使用邁克爾遜干涉儀可同時測量薄透明體厚度及折射率等 。以美國、日本為代表的國外一些先進國家在精密工件臺測量 定位方面的技術(shù)比較成熟，其系統(tǒng)定位精度可達 nm級別。 m。 圖 微位移測量儀 實驗室中最常用的邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)圖如圖 ，儀器前方粗動手輪分度值為 mm，右側(cè)微動手輪的分度值為 mm，可估讀至 mm，兩個讀數(shù)手輪屬于渦輪蝸桿傳動系統(tǒng) 。 圖 邁克爾遜干涉儀 圖 測量 顯微鏡 在基于邁克爾遜干涉儀的基礎(chǔ)上設(shè)計干涉測量裝置，一方面有了精度的保證，另一方面造價不高的情況下可以實現(xiàn)高精度的測量，所以 干涉測量微小位移的裝置很有發(fā)展前景的。主要進行了以下幾方面的工作。 6 綜上所述，本文采用 數(shù)電 設(shè)計的 可逆 條紋計數(shù)器采樣精度高，操作簡便。在注重實驗操作的應(yīng)用可行性同時也對