[發(fā)明專利]一種光速的測量方法與裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710059664.9
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106872054A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁正遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 運(yùn)通興達(dá)（北京）機(jī)電工程有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01J7/00
• 分類號: G01J7/00
• 代理公司: 北京力量專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11504
• 代理人: 宋林清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測量速度的領(lǐng)域，尤其涉及一種光速的測量方法與裝置。

背景技術(shù)

從17世紀(jì)伽利略第一次嘗試測量光速以來,各個時期人們都采用最先進(jìn)的技術(shù)來測量光速?，F(xiàn)在,光在一定時間中走過的距離已經(jīng)成為一切長度測量的單位標(biāo)準(zhǔn),即“米的長度等于真空中光在1/299792458秒的時間間隔中所傳播的距離?！惫馑僖惨阎苯佑糜诰嚯x測量,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防事業(yè)上大顯身手,光的速度又與天文學(xué)密切相關(guān),光速還是物理學(xué)中一個重要的基本常數(shù),許多其它常數(shù)都與它相關(guān),例如光譜學(xué)中的里德堡常數(shù),電子學(xué)中真空磁導(dǎo)率與真空電導(dǎo)率之間的關(guān)系,普朗克黑體輻公式中的第一輻射常數(shù),第二輻常數(shù),質(zhì)子、中子、電子、μ子等基本粒子的質(zhì)量等常數(shù)都與光速C相關(guān)。正因?yàn)槿绱?，巨大的魅力把科學(xué)工作者牢牢地吸引到這個課題上來，幾十年如一日，兢兢業(yè)業(yè)地埋頭于提高光速測量精度的事業(yè)。

1970年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局和美國國立物理實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用當(dāng)時最先運(yùn)用激光測定光速，原理是同時測定激光的波長和頻率來確定光速(c＝νλ).由于激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高,所以用激光測速法的測量精度可達(dá)10-9,46年前美國國家標(biāo)準(zhǔn)局和美國國立物理實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用當(dāng)時最先運(yùn)用激光測定光速，激光測速法的測量精度為10-9，這在那個時代是最高的標(biāo)準(zhǔn)?？墒墙裉煸O(shè)備的測量精度可以達(dá)到10-12，比1970年提升了整整1000倍。我們可以在地球上和實(shí)驗(yàn)里測量光速，可以在更短的距離測量光速，不僅可以測量激光的速度，還可以測量其他光源的光速，提供精度更高的光速數(shù)值。

目前，南京大學(xué)發(fā)明了光拍法光速測量方法，并且依據(jù)該方法制造出了LM2000C型光速測量儀，該儀器穩(wěn)定，測量精度高，但所用精密零部件多，造價高，不易普及。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用激光發(fā)生器、光感器、計時器和控制器的結(jié)合設(shè)置，解決了目前的光速測量不普及、造價高的問題。

本發(fā)明具體采用如下方案：

一種光速的測量方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)預(yù)設(shè)距離值放置激光發(fā)射器和光感器，將所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

S2、利用激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束，并將所述測量光束發(fā)送至光感器；

S3、利用光感器接收測量光束的光信號；

S4、根據(jù)激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束的同時，同步開啟計時器，當(dāng)所述測量光速發(fā)射到光感器的激光發(fā)射端時，計時器停止計時，并得到光速的傳播時間；

S5、將激光發(fā)射器與光感器之間的預(yù)設(shè)距離值，以及得到的光速傳播時間分別代入光速計算模塊進(jìn)行計算，并得到單位時間內(nèi)光的傳播速度。

進(jìn)一步地，所述光速計算模塊中設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計算模型：

V＝S/(T’-T)

式中：V為光速,S為距離，T為時間。

一種光速的測量裝置，包括設(shè)置于滑軌上的激光發(fā)生器和光感器，且所述滑軌為直線型軌道，所述激光發(fā)生器和光感器分別設(shè)置于所述滑軌的兩端，且所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

還包括：計時器，所述計時器安裝于所述滑軌的一側(cè)，用于記錄計算激光發(fā)射器發(fā)射激光與光感器接收激光的時間差，

控制器，用于集中控制所述激光發(fā)生器、光感器和計時器的工作狀態(tài)，控制所述激光發(fā)生器和計時器同時啟動；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲所述控制器內(nèi)接收的數(shù)據(jù)信息；

其中，所述激光發(fā)生器、光感器、計時器和數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所屬控制器電連接。

進(jìn)一步地，還包括液晶顯示屏，所述液晶顯示屏用于顯示所述計時器記錄的時間差數(shù)值，且安裝于所述計時器一側(cè)。

進(jìn)一步地，還包括通信模塊，所述通信模塊用于連接所述控制器與遠(yuǎn)程終端，將所述數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程終端中。

進(jìn)一步地，所述滑軌上設(shè)置有標(biāo)尺。

進(jìn)一步地，所述計時器上安裝有LED燈，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行發(fā)光提示，且所述LED燈電連接所述控制器。

進(jìn)一步地，所述計時器上安裝有蜂鳴器，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行蜂鳴提示，且所述蜂鳴器電連接所述控制器。

進(jìn)一步地，還包括電源模塊，所述電源模塊電連接所述控制器，用于提供電能。

本發(fā)明的有益效果為：