透过率均变密度片及控制装置研究

论文摘要

本文从项目的由来开始逐步阐述了透过率渐变滤光片在各种光学仪器的重大作用以及研究和开发此种产品对提升我国在光学镀膜领域技术水平的深远意义，再而探讨其理论实现方法并从实践中做了初步的尝试。本文的重点在于讲述产品的实现过程。透过率渐变滤光片是采用真空镀膜工艺制造出来的，所以制造之前必需先进行光学薄膜设计。首先必需利用光学薄膜的理论知识，推导出光密度的计算公式，然后根据这些公式编写出相应的计算程序，根据程序计算得出膜厚的变化规律——非线性连续单增变化，完成薄膜设计工作。为实现膜料按规律变化而设计了一个往复运动的机构，机构中唯一运动部件——挡板的速度是连续变化而且变化非常大。为驱动这个机构，我们参考了多种电机，最后采用了步进电机。步进电机需要专门的电路来驱动，在此，我们选用了L297&L298的芯片组合，而控制部分则采用了8051单片机。为驱动步进电机，我们把挡板的运动进行了离散化处理，为防止步进电机失步我们还对边界进行了过渡处理，进而编写出带按键控制和显示输出的控制程序。由于镀膜设备和镀膜工艺的原因，膜料的分布并不能按假设的均匀分布，因此按理论推算规律来控制挡板的运动得出的产品透过率线性不好，需要对挡板的速度进行调整以改善产品的线性。步进电机的速度调整采用的是线性迭代的方法，不过为减少计算量我们只对斜率差别较大的区域进行迭代，然后利用Excell的多项式拟和的方法取得新的延时参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 课题背景及目标
• 1.1 光学仪器及其用途
• 1.2 分光光度计的组成
• 1.3 课题目标
• 2. 薄膜分布规律的推算
• 2.1 薄膜光学的基本定律和概念
• 2.2 单层膜的相干
• 2.3 倾斜入射时单层金属膜的反射与透射
• 2.4 垂直入射时单层金属膜的反射与透射
• 3. 镀膜装置及驱动电机的选择
• 3.1 镀膜机构
• 3.2 驱动电机的选择
• 3.3 步进电机运转过程的其它要求
• 3.4 单片机控制的步进电机转动控制解决方案
• 4. 步进电机的驱动与控制
• 4.1 步进电机特性
• 4.2 L297与L298的连接
• 4.3 步进电机驱动板
• 4.4 单片机控制系统（板）
• 4.5 系统控制程序
• 5. 样品的试制及线性调整
• 5.1 真空镀膜
• 5.2 镀膜装置介绍及薄膜沉积状态分析
• 5.3 挡板运动参数的调整
• 6. 结论
• 参考文献
• 附录1——步进电机控制程序
• 附录2——薄膜计算的程序
• 附录3——控制板PCB图
• 附录4——驱动板PCB图
• 在学研究成果
• 致谢