[实用新型]具有图像显示的光干涉条纹可逆计数装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光电测量和监测技术领域，特别涉及一种具有图像显示的光干涉条纹可逆计数装置。

背景技术

光的干涉测量检测技术因具有很高的精度而得到广泛的应用，特别是在教学、科研及光传感领域。两束或多束频率相同、相位差恒定、偏振方向相同、光强相差不大的光在空间相遇发生干涉，产生稳定的干涉条纹。当相位差发生改变时，光强空间分布发生变化，从而导致干涉条纹的移动。利用这一原理构成的光学传感器可测量微小位移、温度、电压、电流等物理量。一般情况下由于光强较弱，光干涉条纹需要在暗环境中利用接收屏来观察，或者利用显微镜来进行观察。在利用光的干涉进行动态测量、监测的过程中，需要记录干涉条纹移动的数目。对于变化范围较大，或者变化速度较快的过程，凭借眼睛直接观察或者通过显微镜观察进行人工记录条纹移动的数目，难以操作，甚至在有些情况下根本无法实施。

目前，一般的光学干涉采用CCD来显示干涉条纹图像。在光干涉动态测量过程中采用可逆计数器来自动记录条纹移动的数目，但是存在以下问题：

①仅采用CCD显示干涉条纹图像，而无自动计数装置。虽然这样可以非常直观方便地显示干涉现象，演示动态过程，但对于大范围或快速变化的过程，无法进行准确测量。

②仅有干涉条纹移动计数装置，而无显示，不利于光干涉现象的观察，对于动态过程缺乏形象化的显示，尤其在实验教学中缺乏直观性。

③一般的计数装置采用单片机技术，或采用线阵光电器件，结构复杂，成本较高，维护困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的光学干涉条纹测量仅采用CCD显示干涉条纹图像，而无自动计数装置，对于大范围或快速变化的过程，无法进行准确测量，或者仅有干涉条纹移动计数装置，而无图像显示，对于动态过程缺乏形象化的显示，尤其在实验教学中缺乏直观性等问题，提供一种具有图像显示的光干涉条纹可逆计数装置，其特征在于，装置由光路系统、图像显示系统和可逆计数系统组成，光路系统中暗盒1为T型结构，暗盒1有一个光场入射端口和两个分别为干涉条纹图像光场出射端口和干涉条纹计数光场出射端口的光场出射端口，薄平面反射镜2置于暗盒1内的下部入射干涉光与干涉条纹图像光场出射端口中心轴线的交汇处，薄平面反射镜2的反射面与中心光线传播方向的夹角为45°，薄平面反射镜2将干涉光场分为两部分光场，入射的干涉光场，经薄平面反射镜2反射面反射的干涉光场为显示干涉条纹图像光场，未经薄平面反射镜2反射的干涉光场为干涉条纹计数光场。图像显示系统由CCD摄像头3和显示器8构成，CCD摄像头3置于暗盒1的干涉条纹图像光场出射端口，其输出端与显示器8的输入端连接。可逆计数系统由光电转换、光电信号信号处理电路6和可逆计数器7构成，光电转换的光电二极管PDA4和光电二极管PDB5置于暗盒1的干涉条纹计数光场出射端口检测干涉条纹计数光场的明暗条纹变化，每个光电二极管前设置狭缝，狭缝的最大宽度小于干涉条纹空间周期的1/2，两狭缝的间距为条纹空间周期的(N+1/4)倍，N为非负整数，光电二极管PDA 4和光电二极管PDB 5的光电信号输出端分别与光电信号处理电路6中A路前置放大器9和B路前置放大器10的输入端相连，光电信号处理电路6把光电二极管PDA 4和PDB 5的输出信号处理成相位差为π/2的方波脉冲信号，光电信号处理电路6中整形电路13的A路和B路输出端分别与可逆计数器7的两路输入端连接，可逆计数器7进行判向和计数。

所述光电信号信号处理电路6包括A路前置放大器9，B路前置放大器10，正向放大器11，滤波器12，整形电路13。A路前置放大器9的输出端和正向放大器11的A路输入端连接，B路前置放大器10的输出端和正向放大器11的B路输入端连接，正向放大器11的A路输出端和滤波器12的A路输入端连接，正向放大器11的B路输出端和滤波器12的B路输入端连接，滤波器12的A路输出端和整形电路13的A路输入端连接，滤波器12的B路输出端和整形电路13的B路输入端连接，整形电路13的A、B两路输出端分别与可逆计数器7的两路计数输入端连接。正向放大器11的两路输出信号分别经双路的滤波器12滤波，滤去工频消除干扰后输出至双路的整形电路13的A、B两路输入端，经整形电路13整形后，整形电路13输出两路相位差为π/2的方波脉冲信号，这两路方波脉冲信号输入可逆计数器7进行判向和计数。