基于单片机改造迈氏干涉仪自动测量微小长度

2 系统结构及硬件电路设计
系统结构主要是在原有物理光学仪器——迈克尔干涉仪的基础上增加了电子技术的设计模块，如图3所示。模块包括：单片机系统、键盘控制单元、电机驱动电路、光电转换电路和液晶显示单元。

2．1 光电转换电路设计
光电转换电路由两部分组成，如图4所示，氦氖激光干涉条纹检测和白光干涉彩纹检测，它的作用是把变化的光信号转换为可供单片机识别的脉冲信号。

2．1．1 激光干涉条纹检测
该部分由两个光敏二极管，偏置电阻R1，R2，分压电阻R3，R4和一个运算放大器A1组成。当微调旋钮转动时，光屏上会出现圆环型“吞”、“吐”条纹，一个光敏二极管对准圆环条纹正中心，另一个用于检测背景光，这样设计可以大大减小外界光强的影响，在一般光强下均可测量。光敏二极管对变化的光信号敏感，加上偏置电阻R1和R2后会输出合适的电信号。分压电阻R3，R4给运算放大器的反向输入端提供合适的门限电压，电信号从同向输入端输入，当高于反向输入端的门限电压Um1时，输出电压翻转到电源电压的正极(+5 V)，当输入电压低于反向端的门限电压Um1时，输出电压翻转到电源电压的地(0 V)。由此，“吞”、“吐”条纹转换为了脉冲信号。
2．1．2 白光干涉彩纹检测
该部分由光敏二极管1，偏置电阻R1，放大器A2和门限比较器A3组成。它的原理与激光类似，当彩纹出现时，光强度变化会使光敏二极管1产生微弱的电信号，此信号经过放大器A2被放大(放大器的放大倍数由电阻R6和R7决定)，再经过门限比较器A3(门限比较器的门限值由电阻R8和R9确定)，最后转变为了脉冲信号。