申请/专利权人：西京学院

申请日：2024-01-11

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN118243242A

主分类号：G01J9/02

分类号：G01J9/02;G01B21/02

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.25#公开

摘要：本发明涉及迈克尔逊干涉仪技术领域，且公开了一种基于迈克尔逊干涉仪测波长的新方法，干涉条纹的中心随着条纹的移动出现明暗相间的变化，采用光电传感器将这种光强弱变化转化为电信号，实验所用激光为He‑Ne激光，波长为632.8nm，属于可见光范围，因此我们选用可见光传感器ON9658来探测光强的变化，为了方便干涉条纹数的计算。该基于迈克尔逊干涉仪测波长的新方法，利用可见光传感器和编程处理技术实现干涉条纹随时间变化的连续测量，利用角位移传感器实现光程差随时间变化的连续测量，由此获得光程差与干涉条纹之间的对应变化关系，从而实现波长的精确测量，该方法无需人工读数，也避免了仪器的零点误差，操作简便，测量精度高。

主权项：1.一种基于迈克尔逊干涉仪测波长的新方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、条纹检测干涉条纹的中心随着条纹的移动出现明暗相间的变化，采用光电传感器将这种光强弱变化转化为电信号，实验所用激光为He-Ne激光，波长为632.8nm，属于可见光范围，因此我们选用可见光传感器ON9658来探测光强的变化；为了方便干涉条纹数的计算，还需要将滤波后的正弦波转化为高低电平变化的方波，由于数据量巨大，我们采用Fortran语言编写小程序对数据进行处理，首先对滤波后的信号求平均值Vm，然后在程序中，凡是信号值大于平均值Vm的值，统一改写为1，信号值小于平均值Vm的值，统一改写为零，转化后的方波周期和滤波后的正弦信号周期一致，对方波信号进行编程处理，一个周期对应一个条纹的变化，求出干涉条纹数N随时间的变化关系；S2、动镜移动距离Δd的测量迈克尔逊干涉仪的微调手轮每转动一圈，动镜移动距离为0.01mm，设计加工一个联轴器，将手轮和角位移传感器的轴相连，微调手轮转动一圈，角位移传感器相应也转动一圈，我们选用的角位移传感器每圈输出360个周期的方波，因此，半个周期对应的移动距离为0.01720mm；S3、移动距离随干涉条纹的变化前面两小节分别获得了干涉条纹随时间的变化和移动距离随时间的变化关系，将时间参数消掉，即可得到距离与条纹之间的变化关系，对应每一个条纹的出现时间，从距离-时间关系图中找到对应的距离，从而获得距离Δd和干涉条纹数N之间的变化关系图，整个过程通过自编小程序实现；S4、装置构成将可见光传感器ON9658置于支架上，对准干涉条纹的中心，角位移传感器的转动轴通过联轴器与迈克尔逊干涉仪的调节手轮连接，直流电源给角位移传感器提供12V的供电，给光电转换电路提供5V的供电，细线一端绕在联轴器上，一端跨过定滑轮与砝码相连；S5、实验步骤1调节迈克尔逊干涉仪，产生等倾干涉同心圆环；2调节支架高度，将可见光传感器对准条纹圆环中心；3检查两路电源电压线缆和两路信号电缆连接情况；4打开直流电源，调节角位移传感器供电电压为15V，可见光传感器供电电压为5V；5打开数字示波器，调节示波器采样长度为1M点，采样频率50kSas；6将细线一端绕在与手轮相连的联轴器上，一端跨过定滑轮连接砝码，消除装置的空程；7设置示波器的触发源为CH2，即用角位移传感器的信号触发示波器，将示波器调整为待触发状态；8不要按压实验桌，人员保持静止状态，松开砝码，让砝码在重力作用下拉动手轮旋转，系统自动记录位移信号和条纹信号；9记录完成后，用U盘保存示波器记录信号，拷贝至电脑进行数据处理；S6、实验及结果波长λ可表达为 CH1为正弦波信号，每个周期对应一个条纹；CH2为方波，是角位移传感器输出波形，每半个周期对应0.01720＝1.38×10-5mm的位置变化，在示波器上，放大信号，用光标确定正弦信号的周期，计算正弦波的频率，然后在电脑上利用origin软件对正弦信号进行低通滤波；origin软件的拟合结果和用逐差法的处理结果是一致的，逐差法容易出错，计算量大，过程繁琐，而origin软件使用简单，精度高，因此，数据处理中，采用origin软件进行线性拟合，采用origin进行线性拟合，得到直线的斜率； 利用公式2，有λ＝2×3.1810×10-4mm＝636.2nm；S7、实验不确定度实验用He-Ne激光的波长理论值为λ0＝632.8nm，实验测量的波长l＝636.1nm，实验结果的相对不确定度h为： 即，实验结果的相对不确定度为0.52％，光电传感方法获取干涉条纹数，计数误差可以忽略，实验误差来源主要在于干涉仪的手轮和角位移的转轴很难完全调整到同一条直线上，尽管如此，本方法的实验测量结果依然优于人工读数的结果人工相对误差3-5％。

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百度查询： 西京学院 一种基于迈克尔逊干涉仪测波长的新方法

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