專利名稱：等厚干涉實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種大學物理實驗裝置，主要涉及一種等厚干涉實驗數據的采集、傳 送和實時處理系統，屬于大學物理實驗儀器領域。
背景技術：
等厚干涉實驗是大學物理實驗教學的基本實驗之一。目前國內大多數高校采用的都是傳統的等厚干涉實驗儀。幾十年的實驗教學證明，傳統的等厚干涉實驗儀存在幾個主要缺點(1)由于目前近視學生比較多，通過顯微鏡觀察調節非常吃力；實驗中，學生在讀取條紋數的過程中，需要不斷重復的動作通過顯微鏡觀察、讀取標尺上的數值、在實驗報告記錄紙上記錄實驗數據，如此反復，很容易出現視疲勞而引起條紋記數錯誤，而且如果中途出現碰撞、振動等干擾還會造成記數失敗。這些因素往往是學生花費較長實驗時間和出現人為測量誤差的主要原因；(2)由于讀數顯微鏡視場范圍較小，實驗的觀察效果欠佳?，F在有研究人員將電子耦合器件(CCD)應用到該實驗中，電子耦合器件將采集到的大范圍干涉條紋傳輸連接到電腦，方便觀察者在電腦中進行觀察和數據分析。但是這樣做每臺等厚干涉實驗儀都要配備一臺電腦，需要大量的資金投入，存在一定程度的浪費。目前，國內高校的等厚干涉實驗過程都是學生在顯微鏡中觀察，記錄視野中的條紋數，然后讀取等厚干涉實驗儀上標尺的讀數，再對讀數進行手抄，所提交的實驗報告都是以手抄的實驗數據為基礎的。這樣的實驗過程存在三個問題，第一對于學生的實驗掌握程度不易了解，眾所周知，學生之間的抄襲現象是普遍存在的，如果學生在實驗后抄襲了他人的實驗數據，并以此來提交實驗報告，實驗老師對此并不能及時發現，因為學生的數據記錄過程完全是獨立于老師的，這樣導致的后果就是老師對于學生的實驗掌握程度不能具有一個很好的了解，進而導致對于教學質量的評估出現偏差；第二，學生在數據記錄過程中費時、費力，數據彼此間分立，容易產生錯誤；第三，實驗教師對學生數據的處理多憑經驗，在評分過程中不可避免的出現偏差。本發明就是針對上述的問題而提出的，提供一種等厚干涉實驗數據的采集、傳送和實時處理系統，只需對傳統等厚干涉實驗儀進行改裝，改裝費用低廉，其能夠實現傳統等厚干涉實驗的項目，而且方便準確的讀取實驗數據、傳送數據、實時處理實驗數據。在教學中，可以根據實驗需要，隨時更改實驗內容，簡單、易行。

發明內容
根據本發明的一實施例，提供了一種等厚干涉實驗數據的采集、傳送和實時處理系統，包括等厚干涉產生裝置、顯微鏡、電子數顯卡尺、嵌有單片機電路板、射頻無線傳輸模塊、液晶顯示器、用于實驗數據收集和實時處理的計算機和數據處理程序。等厚干涉實驗使用顯微鏡進行觀察，現有技術很成熟，在此不再進行贅述。本發明的特征在于本等厚干涉實驗儀上配有電子數顯卡尺，該電子數顯卡尺同單片機相連接，單片機會將電子數字標尺顯示的數據內容實時傳送給并顯示在連接在單片機上的液晶顯示器上。學生全部測量所需數據后，按嵌有單片機的電路板上的“發送”按鈕，包含上述數據和學生編號和姓名的數據包經射頻發射模塊發送到老師的計算機上，由計算機接收后再對數據進行后續處理。通過上述裝置，就解決了前述的問題。實驗中，學生不必在顯微鏡、標尺、實驗報告記錄紙上來回反復，只需專心致志的觀察顯微鏡視場中的條紋，當需要記錄數據的時候， 按下電子數顯卡尺上的“記錄”按鈕，數據自動經單片機傳輸給顯示器；每進行一次實驗之后，學生都能實時的在顯示器上看到該次的實驗數據，也即條紋的尺寸數據，如果對于實驗結果不滿意，可直接將數據刪除，重新進行實驗，其最后看到的是一個整體的全部的實驗數據；再者，學生每次實驗完畢后，都需要將包含有個人信息的實驗數據發送到老師的計算機上，能夠保證老師看到每個學生原始的實驗數據，有效的防止了學生之間抄襲現象的發生； 第三，采用此系統，計算機程序將實驗數據處理并存儲后，可隨時調用，作為教師在給定實驗報告分數時的客觀依據，從而進行方便、公正的實驗評價；第四，本裝置是對傳統等厚干涉儀的改造，只需增加少量電子元器件，即可實現一臺教師用計算機對多個學生組實驗裝置的數據存儲和處理，費用低廉。


圖1為顯微鏡結構示意圖；圖2為等厚干涉實驗裝置數據的采集、傳送和接收模塊示意圖；圖3為在液晶顯示器上看到的實驗數據顯示格式(以牛頓環實驗為例)。在上述圖中，1表示目鏡，2表示目鏡座，3表示鎖緊螺釘，4表示目鏡管，5表示棱鏡盒，6表示鎖緊手柄，7表示手輪，8表示鏡管，9表示電子數顯卡尺，10表示讀數鼓輪，11表示物鏡，12表示反光鏡，13表示小手輪，14表示底座，15表示壓板，16表示大手柄，17表示支架，18表示十字孔支孔，19表示支桿，20表示小手柄，21表示單片機，22表示顯示器，23 表示射頻發射模塊，24表示配有射頻接收模塊的計算機。
具體實施例圖1示出了本發明中讀數顯微鏡的結構示意圖，該機械部分與現有技術中的等厚干涉儀基本一致，在傳統等厚干涉儀9表示標尺，本發明中改為電子數顯卡尺。本發明的特征在于其還包括數據的采集、傳送和接收模塊。當學生通過顯微鏡看到等厚干涉條紋時，以牛頓環為例，通過移動電子數顯卡尺測量牛頓環不同條紋的半徑，其數據可以直接顯示在電子數顯卡尺上，同時，電子數顯卡尺與單片機相連接，當學生需要記錄數據的時候，只需按下電子數顯卡尺上的“記錄”按鈕，電子數顯卡尺的讀數會傳輸給單片機，單片機再傳輸該數據到一個與其相連接的顯示器上，并且，嵌有單片機的電路板上還設置有“發送”按鈕和射頻發射模塊，通過按下所述“發送”按鈕，所述射頻發射模塊會將包含有學生信息和上述數據的數據包傳送到老師計算機上的射頻接收模塊，接收后在該計算機上存儲和處理。顯示器單片機芯片采集過來的數據，由一個8時TFT液晶顯示器將實驗內容和數據全部顯示出來。學生通過液晶屏觀察的實驗數據具有整體感，可以通過對比不同測量組的數據，判斷實驗中可能存在的操作錯誤。對于錯誤數據，可由嵌有單片機的電路板上的“刪除”鍵直接刪除。使用者還可以根據實驗中數據多少的不同，選擇不同的、合適尺寸的液晶顯不器。顯示器上的顯示格式如圖3所示。數據傳送實驗數據臨時存儲在單片機中，嵌有單片機的電路板上設置有“發送” 按鈕，按一下該按鈕，則數據經射頻模塊通過射頻無線信號發送出去。數據接收計算機上插有射頻適配器做為射頻接收模塊，可以接收射頻信號。數據實時處理計算機上有編寫好的程序，讀取射頻適配器接收到的數據，存儲實驗數據到以學生學號和姓名為文件名的文件中，作為數據備份。同時，計算機程序還可對實驗數據進行處理，處理后的結果實時顯示在計算機屏幕上，以方便教學的老師實時判斷學生做的實驗好壞，以及為批改實驗報告提供客觀依據，方便教師甄別學生數據的準確度。如果想更改部分實驗內容，只需在單片機內重新寫入程序，調整液晶屏顯示內容， 改寫計算機處理程序，可節約大量儀器更新和改造費用。
權利要求
1.一種等厚干涉實驗數據的采集、傳送和實時處理裝置，包括等厚干涉產生裝置、顯微鏡機、電子數顯卡尺、嵌有單片機的電路板、射頻發射模塊、顯示器、用于實驗數據收集和實時處理的配置射頻接收模塊的計算機和數據處理程序，等厚干涉實驗使用顯微鏡進行觀察，其特征在于該裝置配有電子數顯卡尺，電子數顯卡尺測量牛頓環的半徑，該電子數顯卡尺同單片機相連接，單片機會將電子數字標尺顯示的數據內容實時傳送給并顯示在與單片機相連接的顯示器上，學生全部測量所需數據后，按嵌有單片機的電路板上的“發送”按鈕，包含上述數據和學生編號和姓名的數據包經射頻發射模塊發送到所述計算機上，由計算機接收后再對數據進行存儲和后續處理。
2.根據權利要求1所述的裝置，所述顯示器為液晶顯示器。
3.根據權利要求1所述的裝置，所述嵌有單片機的電路板上還設置有“刪除”鍵，用于在實驗過程中刪除操作錯誤的實驗數據。
全文摘要
一種等厚干涉實驗數據的采集、傳送和實時處理裝置，包括等厚干涉產生裝置、顯微鏡機、電子數顯卡尺、嵌有單片機的電路板、射頻發射模塊、顯示器、用于實驗數據收集和實時處理的配置射頻接收模塊的計算機和數據處理程序，等厚干涉實驗使用顯微鏡進行觀察，其特征在于該裝置配有電子數顯卡尺，電子數顯卡尺測量牛頓環的半徑，該電子數顯卡尺同單片機相連接，單片機會將電子數字標尺顯示的數據內容實時傳送給并顯示在與單片機相連接的顯示器上，學生全部測量所需數據后，按嵌有單片機的電路板上的“發送”按鈕，包含上述數據和學生編號和姓名的數據包經射頻發射模塊發送到所述計算機上，由計算機接收后再對數據進行存儲和后續處理。
文檔編號G09B23/22GK102314790SQ20111030222
公開日2012年1月11日 申請日期2011年10月9日 優先權日2011年10月9日
發明者李寧, 郭雪萍 申請人:石家莊學院