[發明專利]一種光杠桿法測距儀及其測量方法

在審

• 申請號: 201711350546.X
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN107860355A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 樊旭峰;單海江;顏婷婷;陳彪;馬振寧;李星;于智清;李強;單亞拿;王遜
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G01C3/00
• 分類號: G01C3/00;G01B5/02;G09B23/06
• 代理公司: 沈陽之華益專利事務所有限公司21218
• 代理人: 黃英華

技術領域

本發明涉及一種測量儀器，尤其涉及一種新型的光杠桿法測距儀及其測量方法。

背景技術

長度的測量在生產生活中經常要用到，產品的外形尺寸，人體身高，遙遠的星空距離我們有多遠，這些都是我們涉及到長度或者說距離測量問題。微小長度的測量可以用讀數顯微鏡、激光干涉儀，較遠距離測量可以用衛星定位儀和光學望遠鏡，而1m到100m之內的，可以用皮尺、鋼尺和激光測距儀。

在物理實驗教學中，對1米以上的長度常用用皮尺、鋼卷尺和激光測距儀測量。皮尺和鋼卷尺需要兩個人配合完成測量，而激光測距儀雖然精度高測量準，但該儀器為自動測量，不具有教學演示效果。為了讓學生更好地理解長度測量的特點，了解不同長度測量如何選擇儀器，掌握測量儀器的一些基本調整方法，我們設計了這款便于教學，適用于基礎實驗測量的光杠桿法測距儀，該儀器不僅可以滿足常規實驗1米以上長度的測量，且該儀器蘊含了許多物理的知識點和實驗基本技能的訓練內容，更具有開拓學生思維方式，寓教于樂的演示特點，實驗儀器本身具有進一步的完善和拓展空間，所以這款儀器非常適用于開設長度測量實驗。

發明內容

本發明提供了一種創新的長度測量方法和測量儀器，即一種光杠桿法測距儀及其測量方法；它具有測距方式新穎，構思巧妙，原理簡單，裝置組裝方便，測量過程蘊含實驗基本調整技術和一些長度測量儀器的使用，是訓練學生掌握基礎實驗技能非常全面的實驗項目，適用于各類基礎實驗教學。

為達到上述目的，本發明是通過下述技術方案實現的。

一種光杠桿法測距儀，包括測距裝置和鏡面標尺（9），測距裝置和鏡面標尺（9）是各自獨立的部分，所述測距裝置包括底座（1）、激光筆（2）、螺旋測微器（3）、銷釘（4）、繞軸旋轉架（5）、固定架（6），套筒（7）和光桿（8），所述光桿（8）通過螺紋連接在底座（1）上，激光筆（2）用彈簧片固定在繞軸旋轉架（5）上，繞軸旋轉架（5）的一端通過銷釘（4）固定在光桿（8）上，螺旋測微器（3）焊接在固定架（6）的一端，固定架（6）的另一端用螺釘固定在套筒（7）上，套筒（7）的高度可沿光桿（8）調整，套筒（7）通過螺釘緊固在光桿（8）上，螺旋測微器（3）的頂尖頂在繞軸旋轉架（5）尾部的凹坑中心點處。

進一步地，所述螺旋測微器（3）包括一根精密的測微螺桿（3-1）和套在測微螺桿（3-1）上的螺母套管（3-3），以及緊固在測微螺桿（3-1）上的微分套筒（3-4），螺母套管（3-3）上有兩排刻線，毫米刻線和半毫米刻線；螺母套管（3-3）與螺旋測微器架（3-2）靠鎖緊裝置（3-5）固定；微分套筒（3-4）圓周上刻有50個等分格，當微分套筒（3-4）轉過一周時，測微螺桿（3-1）前進或后退0.5毫米，即測微螺桿（3-1）上的頂尖移動了0.5毫米，頂尖移動的距離由螺母套管（3-3）上毫米刻度和微分套筒（3-4）上等分格的刻度讀出，測量精度為0.01毫米，螺旋測微器（3）可移動的最大距離為25.00毫米，材質為不銹鋼。

進一步地，所述繞軸旋轉架（5）為半敞開式柱狀結構，內圓半徑5毫米，壁厚3毫米，總長120毫米；在距繞軸旋轉架（5）的一端面10毫米處有一凹坑，坑深2毫米，凹坑用于與螺旋測微器（3）的頂尖配合；距繞軸旋轉架（5）的另一端面10毫米處有一孔，孔徑為3毫米，此孔與光桿（8）上的孔用銷釘（4）配合緊固，繞軸旋轉架（5）的材質為鋼板。

進一步地，所述固定架（6）為長方體結構，長120毫米，截面寬16毫米、厚3毫米，在距固定架（6）的一端面10毫米處有兩孔，孔徑為3毫米，該孔用于將固定架（6）固定在套筒（7）上，固定架（6）材質為鋼板。

進一步地，所述鏡面標尺（9）是在平面鏡上用紅色絲線做出刻度線，背面用雙面膠固定于待測物的表面上，固定鏡面標尺（9）時，應將鏡面標尺（9）上的第一個刻度線與測距裝置上激光筆（2）發出的激光點重合。

一種光杠桿法測距儀的測量方法，包括以下步驟：

步驟1：打開激光筆（2），讓光線垂直照射到待測物的表面，將鏡面標尺（9）粘貼到待測物上，且讓鏡面標尺（9）的最高刻度線與激光筆（2）發出的激光點重合；

步驟2：旋轉螺旋測微器（3），利用光的反射路徑與入射光路徑重合，調平繞軸旋轉架（5）的高度，并記錄此時螺旋測微器（3）的讀數n₀；

步驟3：繼續同向旋轉螺旋測微器（3），消除空程差，使激光筆（2）發出的激光在鏡面標尺（9）上移動距離D，記錄此時螺旋測微器（3）的讀數n₁；