專利名稱：分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到ー種分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，屬于大學(xué)物理實驗儀器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
分光計是精確測定光線偏轉(zhuǎn)角的儀器。光學(xué)中許多基本物理量，比如波長、折射率等都可以直接或者間接地表現(xiàn)為光線的偏轉(zhuǎn)角，因此利用分光計可以測量波長、折射率，此外還能精確測量光學(xué)平面間的夾角。目前國內(nèi)大部分高校采用的都是傳統(tǒng)的分光計實驗儀，讀數(shù)裝置為傳統(tǒng)的機械式刻度盤。傳統(tǒng)的分光計出廠吋，已經(jīng)將刻度盤平面調(diào)到與儀器轉(zhuǎn)軸垂直并加以固定?？潭葓A盤被分成360度，最小分度值是半度。小于半度的數(shù)值可在游標上讀出，兩個游標在黑色內(nèi)盤邊緣對徑方向，游標分成30小格。游標盤一般與載物臺固連，可繞儀器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，有螺釘可以止動游標盤?？潭葓A盤讀數(shù)方法與游標卡尺的讀數(shù)方法相似。為了消除刻度盤與分光計中心軸線之間的偏心差，在刻度盤同一直徑的兩端各裝有ー個游標。測量時，兩個游標都應(yīng)讀數(shù)，然后算出每個游標兩次讀數(shù)的差，再取平均值。這個平均值可作為望遠鏡(或載物臺)轉(zhuǎn)過的角度，并且消除了偏心差。然而多年的教學(xué)實踐證明，傳統(tǒng)的機械式刻度盤存在以下的主要缺點:(I)在實驗中為了減小環(huán)境光源對實驗的影響，實驗要求操作人員在較暗的環(huán)境中進行試驗，這樣對刻度盤角度數(shù)值的讀取就有了一定的困難。(2)由于目前高校近視的學(xué)生比較多，而傳統(tǒng)的機械式刻度盤的游標讀數(shù)間隔非常小，這樣讀取望遠鏡偏轉(zhuǎn)角對這部分同學(xué)來說也有一定的困難，而且對生產(chǎn)廠商來說刻線的加工也存在一定的難度。(3)學(xué)生在讀數(shù)的過程中，要求不斷地重復(fù)調(diào)節(jié)，通過望遠鏡觀察，讀取刻度盤讀數(shù)，反復(fù)操作很容易產(chǎn)生視疲勞而對角度讀取錯誤。(4)有的時候一部分學(xué)生把XX度XX分誤讀成XX點XX度從而產(chǎn)生讀數(shù)錯誤。(5)測量某些光線偏轉(zhuǎn)角吋，由于刻度盤“過零”問題，即游標旋過零刻度線后數(shù)值由小變大帶來的計算問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明即針對上述缺點而提出的，具體地，本發(fā)明提供ー種分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，包括分光計系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)，其中所述分光計系統(tǒng)包括產(chǎn)生平行光的平行光管、接收平行光的望遠鏡、承載光學(xué)元件的載物臺和用于提供穩(wěn)定支撐的底座；所述讀數(shù)系統(tǒng)包括數(shù)字式容柵傳感器、游標盤以及能夠隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動的刻度盤；數(shù)字式容柵傳感器用于測量光線的偏轉(zhuǎn)角；根據(jù)本發(fā)明的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，數(shù)字式容柵傳感器包括動?xùn)藕投牛虐惭b在數(shù)字式容柵傳感器的圓弧內(nèi)側(cè)正對刻度盤的外沿側(cè)面，動?xùn)虐惭b在刻度盤的外沿側(cè)面。根據(jù)本發(fā)明的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，定柵上有屏蔽扱，動?xùn)派嫌邪l(fā)射極和公共接收極；動?xùn)派吓帕卸鄠€發(fā)射極片，并有公共接收極；定柵上排列多個反射電極片。根據(jù)本發(fā)明的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，所述數(shù)字式容柵傳感器還包括中央處理器、轉(zhuǎn)換電路和顯不屏。
根據(jù)本發(fā)明的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，數(shù)字式容柵傳感器共有兩個，分別緊固在游標盤的對徑方向上；測量時，讀出兩個數(shù)字式容柵傳感器上所顯示的角度值，取其平均。本發(fā)明的有益效果是:通過本發(fā)明數(shù)字化的刻度盤讀數(shù)裝置，能夠方便準確的讀取實驗角度數(shù)據(jù)，減少學(xué)生操作中的人為誤差、徹底解決了刻度盤“過零”問題，提高數(shù)據(jù)處理精度。在教學(xué)過程中，可以根據(jù)實驗要求實時地更改實驗內(nèi)容，簡單，方便。


圖1為本發(fā)明實施例的整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實施例的安裝示意圖。圖3是本發(fā)明實施例的工作示意圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明提供的分光計的數(shù)字化讀數(shù)裝置包括分光計系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)(6)，所述分光計系統(tǒng)包括由能產(chǎn)生平行光的平行光管(3)、能接收平行光的望遠鏡(2)和承載光學(xué)元件的載物臺(4)和為上述器件提供穩(wěn)定支撐的底座(I )，在該分光計系統(tǒng)上裝備了讀數(shù)系統(tǒng)(6)，該讀數(shù)系統(tǒng)6)包括數(shù)字式容柵傳感器(5)、游標盤(8)以及能夠隨望遠鏡(2) 一起轉(zhuǎn)動的刻度盤(7)，其中由數(shù)字式容柵傳感器(5)來測量實驗中光線的偏轉(zhuǎn)角。其中載物臺的臺面下方裝有三個細牙螺絲，用來調(diào)整臺面的傾斜度；數(shù)字式容柵傳感器(5)緊固在游標盤(8)的對徑方向上。在本發(fā)明的一個例子中，使用的數(shù)字式容柵傳感器(5)的個數(shù)為2個，分別緊固在游標盤(8)的對徑方向上；測量時，讀出這兩個數(shù)字式容柵傳感器(5)上所顯示的角度值，取其平均，可以消除偏心誤差。平行光管的作用是產(chǎn)生平行光。在其圓柱形筒的一端裝有一個可伸縮的套筒，套筒末端有一狹縫，筒的另一端裝有消色差透鏡組。伸縮狹縫裝置，使其恰位于透鏡的焦平面上時，平行光管就出射平行光。可通過調(diào)節(jié)平行光管光軸水平調(diào)整螺絲和平行光管光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲改變平行光管光軸的方向，通過調(diào)節(jié)狹縫寬度調(diào)節(jié)螺絲改變狹縫寬度，改變?nèi)肷涔馐鴮挾?。望遠鏡用于觀察及定位被測光線，通常是由物鏡、自準目鏡和測量用十字刻度線所組成的ー個圓筒。照明小燈泡的光自筒側(cè)進入，經(jīng)小三棱鏡反射后照亮分劃板上的下半部十字刻度線。十字刻度線方向、目鏡及物鏡間的距離皆可調(diào)，當(dāng)叉絲位于物鏡焦平面上時，叉絲發(fā)出的光經(jīng)物鏡后成為平行光。該平行光經(jīng)雙面反射鏡反射后，再經(jīng)物鏡聚焦在分劃板平面上，形成十字叉絲的像(緑色)。望遠鏡調(diào)好后，從目鏡中可同時看清十字刻度線和叉絲的“十”字像，且兩者間無視差。另外，可通過調(diào)節(jié)望遠鏡光軸仰角調(diào)節(jié)螺絲和望遠鏡光軸水平調(diào)節(jié)螺絲改變望遠鏡光軸的方向。本實施例的數(shù)字化讀數(shù)系統(tǒng)，由緊固在游標盤(8)的對徑方向上的數(shù)字式容柵傳感器(5)、游標盤(8)以及可以隨望遠鏡(2)—起轉(zhuǎn)動的刻度盤(7)所組成。其中數(shù)字式容柵傳感器(5)用螺絲(9)緊固在游標盤(8)的對徑方向上。數(shù)字式容柵傳感器(5)包括動?xùn)藕投?，定柵上有屏蔽極，動?xùn)派嫌邪l(fā)射極和公共接收極，具體的，在動?xùn)派吓帕卸鄠€尺寸相同、寬度為I的發(fā)射極片，并有公共接收極，定柵上均勻排列著多個尺寸相同、寬度和間隙各為41的反射電極片，各電極片之間互相電絕緣。定柵安裝在數(shù)字式容柵傳感器(5)的圓弧內(nèi)側(cè)正對刻度盤(7)的外沿側(cè)面，動?xùn)虐惭b在刻度盤(7)的外沿側(cè)面。動?xùn)藕投诺碾姌O片面相対，平行安裝。當(dāng)發(fā)射電極片分別加以不同的激勵電壓吋，通過電容耦合在反射極片上產(chǎn)生電荷，再通過電容在公共接收極上產(chǎn)生電荷輸出。容柵位移傳感器是基于變面積工作原理的電容傳感器，其電極的排列如同柵狀，相當(dāng)于多個變面積型電容傳感器的并聯(lián)。當(dāng)測量光線偏轉(zhuǎn)角時，操作人員轉(zhuǎn)動望遠鏡(2)，刻度盤(7)隨望遠鏡(2)—起轉(zhuǎn)動。而數(shù)字式容柵傳感器(5)緊固在游標盤(8)的對徑方向上，與游標盤(8)—起相對于分光計整體穩(wěn)定不動。刻度盤(7)的動?xùn)畔鄬τ诙乓苿訒r，刻度盤(7)的外沿弧長機械位移量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜档淖兓ㄟ^轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化得到電信號的相應(yīng)變化量，通過數(shù)字式容柵傳感器
(5)內(nèi)部的中央處理器處理，得到刻度盤(7)的外沿弧長機械位移量I。由弧長公式:I = nJiR/180得到光線的偏轉(zhuǎn)角
權(quán)利要求
1.種分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，包括分光計系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)(6)，其特征在于:所述分光計系統(tǒng)包括產(chǎn)生平行光的平行光管(3)、接收平行光的望遠鏡(2)、承載光學(xué)元件的載物臺(4)和用于提供穩(wěn)定支撐的底座(I);所述讀數(shù)系統(tǒng)6)包括數(shù)字式容柵傳感器(5)、游標盤(8)以及能夠隨望遠鏡(2)—起轉(zhuǎn)動的刻度盤(7);數(shù)字式容柵傳感器(5)用于測量光線的偏轉(zhuǎn)角。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，其特征在于:數(shù)字式容柵傳感器(5)包括動?xùn)藕投?，定柵安裝在數(shù)字式容柵傳感器(5)的圓弧內(nèi)側(cè)正對刻度盤(7)的外沿側(cè)面，動?xùn)虐惭b在刻度盤(7)的外沿側(cè)面。
3.據(jù)權(quán)利要求2所述的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，其特征在于:定柵上有屏蔽極，動?xùn)派嫌邪l(fā)射極和公共接收極；動?xùn)派吓帕卸鄠€發(fā)射極片，并有公共接收極；定柵上排列多個反射電極片。
4.據(jù)權(quán)利要求2所述的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，其特征在于:所述數(shù)字式容柵傳感器(5)還包括中央處理器、轉(zhuǎn)換電路和顯示屏。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，其特征在于:數(shù)字式容柵傳感器共有兩個，分別緊固在游標盤(8)的對徑方向上；測量時，讀出兩個數(shù)字式容柵傳感器(5)上所顯示的角度值，取其平均。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分光計數(shù)字化讀數(shù)裝置，包括分光計系統(tǒng)和讀數(shù)系統(tǒng)；分光計系統(tǒng)包括產(chǎn)生平行光的平行光管、接受平行光的望遠鏡、承載光學(xué)元件的載物臺和用于提供穩(wěn)定支撐的底座；讀數(shù)系統(tǒng)包括數(shù)字式容柵傳感器、游標盤以及能夠隨望遠鏡一起轉(zhuǎn)動的刻度盤；數(shù)字式容柵傳感器用于測量光線的偏轉(zhuǎn)角。本發(fā)明能夠方便準確的讀取實驗角度數(shù)據(jù)，減少學(xué)生操作中的人為誤差、徹底解決了刻度盤“過零”問題，提高數(shù)據(jù)處理精度。在教學(xué)過程中，可以根據(jù)實驗要求實時地更改實驗內(nèi)容，簡單，方便。
文檔編號G01J3/02GK103093676SQ20131001776
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者郭少豐, 王啟銀, 施俊國, 段曉峰 申請人:山西省電力公司大同供電分公司, 國家電網(wǎng)公司