迈克尔逊干涉仪用步进电机驱动装置的的设计.pdfVIP

第28卷 第4期 大 学 物 理 实 验 Vol.28 No.4 2015年8月 PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE Aug.2015 文章编号:1007-2934(2015)04-0042-05 迈克尔逊干涉仪用步进电机驱动装置的设计 王立军,鲁晓东∗ (浙江海洋学院,浙江 舟山　 316000) 摘 要:迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器,传动装置中微小的间隙都会使仪器引入较大的 空程,只有当传动装置朝一个方向不间断地行进时才能有效减少该误差的发生,因此相对人的手工操 作,用步进电机驱动的方式可使仪器一直处于工作状态中,减少了空程发生的概率,从而提高测量的准 确度。 关 键 词:迈克尔逊干涉仪;传动装置;空程;步进电机 中图分类号:O4-33 文献标志码:A DOI:10.14139/ j.cnki.cn22-1228.2015.004.014 　 　 迈克尔逊干涉仪是一种利用光的干涉现象进 是两块互相平行放置的平面玻璃板,且它们的折 行测量的仪器,干涉中的两束光分别来自装置中 射率和厚度完全相同。 在 G 的背面镀有半反射 1 的两面镜子,调节其中的一面镜子便能够改变干 半透射的金属膜 L,称为分光板,使射在 G 上的 1 涉臂长度,从而形成不同的干涉图样。 由于条纹 光,一半反射,一半透射,且两种光的光强近似相 的间隔是纳米级的,而传动装置一般为0.001mm 等;G 称为补偿板,用于补偿光束(2)在 G 板中 级,所以操作中略有一些不稳定都会影响实验的 2 1 往返两次所多走的光程。 M 和 M 是两块相互 结果,特别是用手臂在旋进螺旋测微杆时,由于生 1 2 垂直且与G 成45°角的平面镜,且M 固定不动, 理结构的限定,常常需要中间停顿换手势后继续 1 1 M 可沿着臂轴方向进行前后平移。 操作,这时往往会产生干涉条纹往回缩,再慢慢地 2 步入正常的现象,旧仪器则特别明显,实际上就是 仪器转动装置的间隙造成的,实验中称为间隙误 [1] 差 或空程差。 经常因此而重新实验,影响了工 作效率。 为了稳定操作,有人设计了基于光电传 [2] 感的自动条纹计数方法 ,使实验者仅专注于手 轮的操作,但人工的专注在多次数长时间下效果 就比较差。 而步进电机则不一样,它不需要一个 轮换操作姿势的动作,并且停哪里就定哪里,所以 能有效地解决这个问题,消除起步阶段的空程差, 因为转动部件间是紧密的,所以后面的过程中只 需要朝一个方向旋转,即使停顿也不会出现倒回 图1　 迈克尔逊干涉仪原理图 的现象。 且步进电机的控制仅需控制按钮操作, 由光源S发出一束光,经分光板后,被分成反 一般可使用单片机实现各操作功能,这样其转动