CN102538749A - 高度测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高度测量仪及其测量方法，该高度测量仪包括支撑架，以及可自由转动地架设在支撑架顶端的测量装置；所述测量装置主要由激光头、重力感应器、中央处理模块、电源、测量按钮和显示屏构成，其中，重力感应器、测量按钮和显示屏分别与中央处理模块电连接，由电源为激光头、重力感应器、中央处理模块和显示屏供电。利用本发明的高度测量仪测量物体高度，人们不必要触摸或攀爬至被测物体的顶部，只需要能够观测到物体的底部和顶部，就可以对物体高度进行测量，解决了很多物体高度难以借助尺子进行实际测量的问题，并且测量操作极其简便。

Description

高度测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及测量设备技术领域，尤其涉及一种高度测量仪及其测量方法。

背景技术

人们在生活、工作中有时需要测量一些物体的高度，例如家具高度、屋内空间高度等；特别是在建筑行业，建筑师通常需要测量建筑物高度等。但很多情况下，被测物体不方便用尺子进行实际测量，例如屋内空间高度较高，不便于将尺子伸到屋顶；对于较高的建筑，如果登上建筑物顶部用尺子进行测量更是不便，很多建筑或设施更是无法登上其顶部进行高度测量。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种更方便于测量物体高度的高度测量仪。为实现该目的，本发明采用了如下的技术手段：

一种高度测量仪，包括支撑架，以及可自由转动地架设在支撑架顶端的测量装置；所述测量装置主要由激光头、重力感应器、中央处理模块、电源、测量按钮和显示屏构成，其中，重力感应器、测量按钮和显示屏分别与中央处理模块电连接，由电源为激光头、重力感应器、中央处理模块和显示屏供电；所述激光头用于发射激光束；所述重力感应器用于感测测量装置的偏转角度；所述中央处理模块用于进行高度测算处理；所述测量按钮用于提供数据采集操作，当测量按钮被按下时中央处理模块则从重力感应器采集数据并加以记录；所述显示屏用于显示高度测量结果。

本发明的另一目的在于相应提供该高度测量仪测量物体高度的测量方法。为此目的，本发明采用了如下的技术手段：

一种高度测量方法，采用上述的高度测量仪进行测量，其具体测量步骤如下：

1）预先在高度测量仪的测量装置的中央处理模块中记录高度测量仪的支撑架高度h₀，并将激光头竖直向下射出激光束时重力感应器所感测的重力方向作为重力感应器的基准感应方向；

2）让高度测量仪的支撑架底部与被测量物体的底部位于同一水平面，打开架设在支撑架顶端的测量装置的电源，让测量装置的激光头射出激光束；

3）旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的底部位置，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₀；

4）再旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的顶部位置，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₁；

5）由测量装置的中央处理模块计算出被测量物体的高度H，并显示在显示屏上：

H=h₀·{1+cot(90°-θ₀)·[-tan(90°-θ₁)]}。

相比于现有技术，利用本发明的高度测量仪测量物体高度，人们不必要触摸或攀爬至被测物体的顶部，只需要能够观测到物体的底部和顶部，就可以对物体高度进行测量，解决了很多物体高度难以借助尺子进行实际测量的问题，并且其测量操作极其简便。

附图说明

图1为本发明高度测量仪的结构示意图；

图2为本发明高度测量仪中测量装置的内部结构示意图；

图3和图4为本发明高度测量仪测量物体高度的原理示意图。

具体实施方式

重力感应器的应用越来越广泛，其主要功能是能够感测重力方向，以及能够计算其感测的重力方向与其基准感测方向的差角，从而可以感测出其自身在竖直平面上相对于基准感测方向的偏转角度。本发明的高度测量仪则主要利用了重力感应器能够感测其自身竖直方向上的偏转角度的功能，来完成对物体高度的测量。

如图1所示，本发明高度测量仪包括支撑架10，以及可自由转动地架设在支撑架10顶端的测量装置20。高度测量仪中测量装置20的内部结构图如图2所示，测量装置20主要由激光头21、重力感应器22、中央处理模块23、电源24、测量按钮25和显示屏26构成；其中，重力感应器22、测量按钮25和显示屏26分别与中央处理模块23电连接，并由电源24为激光头21、重力感应器22、中央处理模块23和显示屏26供电；激光头21用于发射激光束；重力感应器22用于感测测量装置的偏转角度；中央处理模块23可以采用单片机、微型计算机处理器等具有逻辑编程和数据处理能力的处理芯片集成实现，用于进行高度测算处理；测量按钮25用于提供数据采集操作，当测量按钮25被按下时中央处理模块23则从重力感应器22采集数据并加以记录；显示屏26用于显示高度测量结果。

利用本发明的高度测量仪测量物体高度的测量方法，其具体步骤如下：

1）预先在高度测量仪的测量装置的中央处理模块中记录高度测量仪的支撑架高度h₀，并将激光头竖直向下射出激光束时重力感应器所感测的重力方向作为重力感应器的基准感应方向；如此设置重力感应器的基准感应方向，相当于重力感应器的基准感应方向与激光头射出激光束的方向一致，因此当激光头水平射出激光束时，重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差即为90°；

2）让高度测量仪的支撑架底部与被测量物体的底部位于同一水平面，例如将高度测量仪架设于与被测量物体所在地面在同一水平高度的地面位置处，打开架设在支撑架顶端的测量装置的电源，让测量装置的激光头射出激光束；

3）旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的底部位置，如图3所示，此时，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₀；从图3所示的位置关系可以得知，高度测量仪与被测物体之间的水平距离d=d=h₀·cotα=h₀·cot(90°-θ₀)，由于角度差θ₀肯定小于90°，因此计算出的水平距离d一定为正数；

4）再旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的顶部位置，如图4所示，此时，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₁；从图4所示的位置关系可以得知，被测量物体顶部与高度测量仪的测量装置的高度差h₁=d·tanβ=d·[-tan(90°-θ₁)]；这意味着，如果被测量物体顶部高于高度测量仪的测量装置，则高度差h₁的值为正；如果被测量物体顶部低于高度测量仪的测量装置，则高度差h₁的值为负；被测量物体顶部与高度测量仪的测量装置等高的话，h₁=0；

5）由测量装置的中央处理模块计算出被测量物体的高度H，并显示在显示屏上；被测量物体的高度H为：

H=h₀+h₁

=h₀+d·[-tan(90°-θ₁)]

=h₀+h₀·cot(90°-θ₀)·[-tan(90°-θ₁)]

=h₀·{1+cot(90°-θ₀)·[-tan(90°-θ₁)]}。

在测量过程中，中央处理模块涉及的计算步骤都非常的简单，普通编程技术人员可以很容易的对中央处理模块编程实现这些计算功能。当然，如果重力感应器的基准感应方向设置得有所不同，则中央处理模块计算被测量物体高度H的公式也有所不同；但利用本发明高度测量仪测量物体高度的整体操作测量方法是基本相同的。由此可见，利用本发明的高度测量仪测量物体高度，人们不必要触摸或攀爬至被测物体的顶部，只需要能够观测到物体的底部和顶部，就可以对物体高度进行测量，解决了很多物体高度难以借助尺子进行实际测量的问题，并且测量操作极其简便。

Claims (2)

1.一种高度测量仪，其特征在于：包括支撑架，以及可自由转动地架设在支撑架顶端的测量装置；所述测量装置主要由激光头、重力感应器、中央处理模块、电源、测量按钮和显示屏构成，其中，重力感应器、测量按钮和显示屏分别与中央处理模块电连接，由电源为激光头、重力感应器、中央处理模块和显示屏供电；所述激光头用于发射激光束；所述重力感应器用于感测测量装置的偏转角度；所述中央处理模块用于进行高度测算处理；所述测量按钮用于提供数据采集操作，当测量按钮被按下时中央处理模块则从重力感应器采集数据并加以记录；所述显示屏用于显示高度测量结果。

2.一种高度测量方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的高度测量仪进行测量，其具体测量步骤如下：

1）预先在高度测量仪的测量装置的中央处理模块中记录高度测量仪的支撑架高度h₀，并将激光头竖直向下射出激光束时重力感应器所感测的重力方向作为重力感应器的基准感应方向；

2）让高度测量仪的支撑架底部与被测量物体的底部位于同一水平面，打开架设在支撑架顶端的测量装置的电源，让测量装置的激光头射出激光束；

3）旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的底部位置，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₀；

4）再旋转架设在支撑架顶端的测量装置，让激光束照射至被测量物体的顶部位置，操作测量按钮，让中央处理模块采集此时重力感应器感应的重力方向与其基准感应方向在竖直平面上的角度差θ₁；

5）由测量装置的中央处理模块计算出被测量物体的高度H，并显示在显示屏上：

H=h₀·{1+cot(90°-θ₀)·[-tan(90°-θ₁)]}。

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