課程設計--頭發(fā)絲直徑的測量

1、<p><b>　　測頭發(fā)絲的直徑</b></p><p><b>　　實驗目的</b></p><p>　　1、了解金相顯微鏡的結構和工作原理，初步掌握金相顯微鏡的使用方法；</p><p>　　2、測量頭發(fā)絲的直徑；</p><p><b>　　實驗儀器</b>&

2、lt;/p><p>　　1、金相顯微鏡 2、適配鏡 3、數(shù)碼相機4、計算機、5、刻度尺6、頭發(fā)絲7、相關圖像處理軟件</p><p><b>　　實驗原理</b></p><p><b>　　金相顯微鏡原理</b></p><p>　　金相顯微鏡是將光學顯微鏡技術、光電轉換技術、計算機圖像處理技術完美地

3、結合 在一起而開發(fā)研制成的高科技產(chǎn)品，可以在計算機上很方便地觀察金相圖像，從而對金相圖譜進行分析，評級等以及對圖片進行輸出、打印。</p><p><b>　　1、系統(tǒng)簡介</b></p><p>　　電腦型金相顯微鏡系統(tǒng)是將傳統(tǒng)的光學顯微鏡與計算機（數(shù)碼相機）通過光電轉換有機的結合在一起，不僅可以在目鏡上作顯微觀察，還能在計算機（數(shù)碼相機）顯示屏幕上 觀察實時動態(tài)

4、圖像，電腦型金相顯微鏡并能將所需要的圖片進行編輯、保存和打印。</p><p><b>　　圖1 金相顯微鏡</b></p><p><b>　　2、技術參數(shù)</b></p><p>　　光學系統(tǒng)：ICCS光學系統(tǒng)，鏡體：FEM設計，ACR位置編碼</p><p>　　1、物鏡倍數(shù)：5X 10X 2

5、0X 50X 100X 可選1.25X、2.5X、150X</p><p>　　2、目鏡倍數(shù)：10X</p><p>　　3、視場數(shù)：20、22</p><p><b>　　4、物鏡轉盤：5孔</b></p><p>　　5、觀察功能：明場、★高級暗場、★圓偏光、微分干涉</p><p>　　6、

6、光源：12V 50W鹵素燈</p><p>　　7、可擴展性：可配圖像分析系統(tǒng)(數(shù)碼相機、攝像頭、圖像分析軟件)</p><p><b>　　3、系統(tǒng)組成</b></p><p>　　電腦型金相顯微鏡（GSM-C289A）：1、金相顯微鏡2、適配鏡 3、攝像器（CCD) 4、A/D（圖像采集） 5、計算機</p><p>

7、;　　數(shù)碼相機型金相顯微鏡（GSM-C289A）：1、金相顯微鏡 2、適配鏡 3、數(shù)碼相機</p><p><b>　　4、工作原理</b></p><p>　　放大系統(tǒng)是影響顯微鏡用途和質(zhì)量的關鍵。主要由物鏡和目鏡組成。其光路見圖2。</p><p>　　圖2 金相顯微鏡光路圖</p><p><b>　　顯

8、微鏡的放大率為：</b></p><p>　　M顯=L/f物×250/f目=M物×M目 </p><p>　　式中[m1] M顯——表示顯微鏡放大率；[m2] M物、[m3]M目 和[f2]f物、[f1]f目 分別表示物鏡和目鏡的放大率和焦距；L為光學鏡筒長度；250為明視距離。長度單位皆為mm。</p><p>　　分辨率和象差透鏡

9、的分辨率和象差缺陷的校正程度是衡量顯微鏡質(zhì)量的重要標志。在金相技術中分辨率指的是物鏡對目的物的最小分辨距離。由于光的衍射現(xiàn)象，物鏡的最小分辨距離是有限的。德國人阿貝Abb）對最小分辨距離（）提出了以下公式</p><p>　　d=λ/2nsinφ</p><p>　　式中[kg2][kg2]為光源波長； n為樣品和物鏡間介質(zhì)的折射系數(shù)（空氣；=1；松節(jié)油：=1.5）；φ為物鏡的孔徑角之半。

10、</p><p>　　從上式可知，分辨率隨著和的增加而提高。由于可見光的波長[kg2][kg2]在4000～7000之間。在[kg2][kg2]角接近于90的最有利的情況下，分辨距離也不會比[kg2]0.2m[kg2]更高。因此，小于[kg2]0.2m[kg2]的顯微組織，必須借助于電子顯微鏡來觀察（見），而尺度介于[kg2]0.2～500m[kg2]之間的組織形貌、分布、晶粒度的變化，以及滑移帶的厚度和間隔等，

11、都可以用光學顯微鏡觀察。</p><p>　　這對于分析合金性能、了解冶金過程、進行冶金產(chǎn)品質(zhì)量控制及零部件失效分析等，都有重要作用。</p><p>　　象差的校正程度，也是影響成象質(zhì)量的重要因素。在低倍情況下，象差主要通過物鏡進行校正，在高倍情況下，則需要目鏡和物鏡配合校正。透鏡的象差主要有七種，其中對單色光的五種是球面象差、彗星象差、象散性、象場彎曲和畸變。對復色光有縱向色差和橫向色

12、差兩種。早期的顯微鏡主要著眼于色差和部分球面象差的校正，根據(jù)校正的程度而有消色差和復消色差物鏡。近期的金相顯微鏡，對象場彎曲和畸變等象差，也給予了足夠的重視。物鏡和目鏡經(jīng)過這些象差校正后，不僅圖象清晰，并可在較大的范圍內(nèi)保持其平面性，這對金相顯微照相尤為重要。因而現(xiàn)已廣泛采用平場消色差物鏡、平場復消色差物鏡以及廣視場目鏡等。上述象差校正程度，都分別以鏡頭類型的形式標志在物鏡和目鏡上。</p><p>　　光源 最

13、早的金相顯微鏡，采用一般的白熾燈泡照明，以后為了提高亮度及照明效果，出現(xiàn)了低壓鎢絲燈、碳弧燈、氙燈、鹵素燈、水銀燈等。有些特殊性能的顯微鏡需要單色光源，鈉光燈、鉈燈能發(fā)出單色光。</p><p>　　照明方式金相顯微鏡與生物顯微鏡不同，它不是用透射光，而是采用反射光成像，因而必須有一套特殊的附加照明系統(tǒng)，也就是垂直照明裝置。1872年蘭（V.vonLang）創(chuàng)造出這種裝置，并制成了第一臺金相顯微鏡。原始的金相顯微

14、鏡只有明場照明，以后發(fā)展用斜光照明以提高某些組織的襯度。</p><p><b>　　實驗步驟</b></p><p>　　1、打開金相顯微鏡電源，放置好數(shù)碼相機，準備一根頭發(fā)絲和一個有半毫米 </p><p>　　刻度的刻度尺待測； </p><p>　　2、把頭發(fā)絲放在載物臺上，并設法將其平放，對準通光孔徑，以便能在

15、顯微</p><p><b>　　鏡上觀察到頭發(fā)絲；</b></p><p>　　3、調(diào)節(jié)顯微鏡目鏡和物鏡的放大倍數(shù)，直至在目鏡中能看到頭發(fā)絲所成的像；</p><p>　　4、微調(diào)顯微鏡，使得在目鏡中能夠看到頭發(fā)絲的邊緣，并使頭發(fā)絲恰好占</p><p>　　滿視場的大部分空間；</p><p>

16、;　　圖3 頭發(fā)絲照片 圖4 兩半毫米刻度的照片</p><p>　　5、用數(shù)碼相機對頭發(fā)絲進行拍照，得到如圖3的照片，并記錄此時顯微鏡的</p><p><b>　　放大倍數(shù)；</b></p><p>　　6、取下頭發(fā)絲，將刻度尺放在顯微鏡上，通過與前面類似的方法觀測兩半毫</p><p&g

17、t;　　米刻度的情況，得到清晰的圖像，拍照，記錄此時顯微鏡的放大倍數(shù)；</p><p>　　7、將得到的照片由數(shù)碼相機傳入電腦，在電腦上通過圖像處理軟件對頭發(fā)絲</p><p>　　和兩刻度線間的位置像素點進行測量，結果見下圖；</p><p>　　8、對得到的數(shù)據(jù)進行處理，算出頭發(fā)絲的直徑。 </p><p><b>　　數(shù)據(jù)處理

18、</b></p><p>　　將一個已知大小的物體與未知物體放在同一顯微鏡下觀察，本實驗中用到半毫米刻度的直尺，將二者測得的距離代入放大倍數(shù)相比較，得到兩個物體大小的實際比值，然后通過已知物體的大小來計算未知物體的大小，本實驗中用到的已知大小是0.5mm的直尺。</p><p>　　設d為頭發(fā)絲的直徑，則計算式為</p><p>　　d=測頭發(fā)絲時的放大

19、倍數(shù)/測直尺時的放大倍數(shù)×0.5mm</p><p>　　根據(jù)測得的數(shù)據(jù) 分別計算頭發(fā)絲直徑D間的像素點LAB和兩刻度間的像素點LCD，如下式：</p><p>　　LAB==560.14</p><p>　　LCD= =1578.22</p><p>　　在測量過程中，對于頭發(fā)絲的放大倍數(shù)是直尺放大倍數(shù)的2倍。</p&g

20、t;<p>　　由此可求得，頭發(fā)絲的直徑為</p><p>　　D=LAB/LCD÷2×0.5</p><p>　　=560.14/1578.22÷2×0.5</p><p><b>　　=0.089mm</b></p><p><b>　　心得體會 &l

21、t;/b></p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關測量微小量方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手制作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p>　　過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不

22、斷領悟，不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認