CN109540101A - 一种新型坡度规及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新型坡度规，包括水平测量装置，所述水平测量装置与支座装置相连接，支座装置与度盘装置相连接，利用水平尺贴放在斜坡上，首先进行坡度角测量，原理是指示针Ⅱ在受重力的影响下，会一直竖直向下，指示针Ⅱ与刻度表的夹角即为坡度角，然后进行方位角测量，调整刻度表，旋转刻度表，读出指示针Ⅰ与刻度表上正北方向的夹角，通过推算得出斜坡的方位角，本发明能测出坡面的大致方位，相对于施工工程中携带三脚架等仪器，操作方便，并且能同时测量坡度和方位角，综合成本低，施工安全，能够达到工程的需要要求，并且对于从事地质勘探等工作者具有强大的作用，设计简单，携带方便，便于量测。

Description

一种新型坡度规及使用方法

技术领域

本发明涉及坡度测量的技术领域，尤其涉及一种新型坡度规及使用方法。

背景技术

坡度规，是一种测量倾角用的简易仪器。半圆仪两端各有一个挂钩，用来悬挂在测绳上。刻度从半圆环中央0°向两边增大至90°，最小分划值为20′或30′。通过半圆环圆心小孔，用细线拴一小垂球。当测绳水平时，垂球线与0°刻度线重合；当测绳倾斜时，垂球线的读数就是所挂测绳的倾角。罗盘仪，罗盘仪是利用磁针确定方位的仪器。用以测定地面上直线的磁方位角或磁象限角。通过坡度规和罗盘仪对工程地质进行勘探测量，便于后期的施工。

目前，坡度规和罗盘仪的发展种类较多。坡度规种类主要包括有普通坡度规和激光坡度规两种，前者主要利用吊绳进行测量读数，后者主要利用仪器所发出的激光束进行坡度测量。普通坡度规在实际测量中因受刻度表和吊绳相互作用影响，其精度偏低。激光坡度规因其激光装置有安全隐患，难以推广到矿山使用或成本太高。另外，除了坡度规外坡度尺和坡度仪也可进行坡度测量，但主要用于地面各类工程的结构面测量。在工程建设中，罗盘仪种类主要有地质罗盘仪和森林罗盘仪两大类，前者携带方便，后者精度较高，但需要精心维护保养，且都要单独使用。对于工程技术人员而言，同时携带坡度规和罗盘仪非常不方便。市场上仪器主要存在的问题如下：首先，坡度规只能进行坡度的测量，罗盘仪仅能进行方位角的测定；其次，现有的坡度规要么仅适合矿井下测量，要么仅用于地面各类工程结构面的测量；第三，人们在使用坡度规时还受到人为和环境等因素的影响，其测量精度难以有效控制。这些问题的存在既限制了坡度规和罗盘仪的应用领域，又降低了工作人员的工作效率，甚至影响到测量精度。现有坡度规和罗盘仪两种仪器自身功能单一、应用范围受限和精度难以控制等问题。

目前，我国地质勘探、矿山建设开发、城乡规划及基础建设正进行的如火如荼，坡度规产业发展形势较好、需求旺盛。为用户提供造价相对较低，功能较为强大的新型坡度规，既是满足和占领市场的客观需要，也是创建节约型社会的具体表现，因此，研发具有坡度和方位角测量等多种功能的、轻便的、较高精度的新型坡度规非常必要。

发明内容

针对现有坡度规和罗盘仪两种仪器自身功能单一、应用范围受限和精度难以控制的技术问题，本发明提出一种新型坡度规及使用方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种新型坡度规，包括水平测量装置，所述水平测量装置与支座装置相连接，支座装置与度盘装置相连接。

进一步地，所述度盘装置包括刻度表，刻度表设置在刻度盘上，刻度表与支座装置相连接，刻度表内设有转轴，转轴上设有指示针Ⅰ和指示针Ⅱ，指示针Ⅱ上方设有指示针Ⅰ。

进一步地，所述指示针Ⅱ通过圆环与转轴相连接。

进一步地，所述刻度表上设有两层数值表，一层数值表与指示针Ⅰ相配合，另一层数值表与指示针Ⅱ相配合。

进一步地，所述指示针Ⅱ为非金属指示针。

进一步地，所述水平测量装置包括水平尺，水平尺两端分别与把手相连接，水平尺与支座装置相连接，支座装置设置在水平尺与把手之间。

进一步地，所述支座装置包括旋转支座，旋转支座一端与水平尺相连接，旋转支座另一端与度盘装置中的刻度表相连接。

进一步地，所述水平尺为铝合金方管型水平尺。

一种新型坡度规的使用方法，包括以下步骤：

S1，测量坡度时，调整刻度盘，确保刻度表在竖直方向时，指示针Ⅱ指向刻度盘的0度；

S2，将水平尺贴放在斜坡坡面上，在重力作用下，指示针Ⅱ与刻度盘的夹角为坡度角；

S3，测量方位角时，将刻度表旋转90°，刻度表与水平尺成90°夹角，转动刻度表，使得刻度表上正北方向垂直指向水平尺；

S4，读出指示针Ⅰ与刻度表正北方向的夹角θ，得出指示针Ⅰ与坡面的夹角θ；

S5，以指示针Ⅰ与坡面夹角方向为递推方向，以刻度表正北方向为起点，按照指示针Ⅰ与坡面夹角方向递推夹角θ，此时指示针Ⅰ所指的方向即为坡面的方位角。

本发明的有益效果：本发明能测出坡面的大致方位，相对于施工工程中携带三脚架等仪器，操作方便，并且能同时测量坡度和方位角，综合成本低，施工安全，能够达到工程的需要要求，并且对于从事地质勘探等工作者具有强大的作用，能够提高施工效率，达到满意结果，本发明可以减轻工程技术人员工作时携带多项仪器设备的负担和强度，提高了工作人员的工作效率，并且本发明集坡度规和罗盘仪于一体，具有使用安全方便、应用范围广泛和精度较高等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为试验1中罗盘仪测量示意图。

图2为试验1中本发明测量示意图。

图3为刻度表示意图。

图4为本发明整体示意图。

图5为试验2中罗盘仪测量示意图。

图6为试验2中本发明测量示意图。

图中，1为水平尺，2为旋转支座，3为刻度表，4为把手，5为指示针Ⅰ，6为指示针Ⅱ。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图4所示，一种新型坡度规，包括水平测量装置，水平测量装置包括水平尺1，水平测量装置是利用水平尺1，将水平尺贴放在待测斜坡上，保证水平测量的准确性，所述水平测量装置与支座装置相连接，可用于实验人员测量时方便操作，结束测量后，对刻度表具有保护作用，避免尖锐物损害刻度表，并且把手采用轻型材料，例如硬质塑料、铝合金等，减少自重，便于携带。

支座装置包括旋转支座2，旋转支座2可进行180°旋转，旋转支座2与刻度表3连接处可上下折叠180°，旋转支座2通过销轴与刻度表3相连接，对于任何坡度测量不会受到影响，灵活性高，适用范围广，支座装置是利用旋转支座，在测量时，支座可以旋转。支座装置与度盘装置相连接，度盘装置包括刻度表3，刻度表3是通过指示针与刻度表的夹角进行读数，量测处斜坡的坡度和方位角，本发明能够同时对坡度测量和方位角测量。

如图3所示，刻度表3设置在刻度盘上，刻度表3为两用刻度表，刻度表3上设有两层数值表，一层数值表与指示针Ⅰ5相配合，另一层数值表与指示针Ⅱ2相配合，外层数值为坡度规所用，内层数值为方位角所用。

刻度表3分为四个方位，相邻两方位之间夹角为90°，便于坡度测量方便，指示针Ⅰ5用于测方向，将指示针Ⅰ5设计为指南针，在磁场的作用下，会一直指向地理正北方向；指示针Ⅱ6用于测坡度，指示针Ⅱ6受重力影响，刻度表3可转动在刻度盘内，便于调整指示针与刻度表间的夹角。

刻度表3设置在刻度盘上，便于实验人员旋转刻度表或刻度盘进行调整测量位置，刻度表与刻度盘连接结构与罗盘仪相同，刻度表3与支座装置相连接，旋转支座2一端与水平尺1相连接，水平尺1为铝合金方管型水平尺，长度为10cm，便于紧贴斜坡放置，减少测量误差，水平尺1两端分别与把手4相连接，水平尺1与支座装置相连接，支座装置设置在水平尺1与把手4之间，旋转支座2设置在水平尺1与把手4之间。

旋转支座2另一端与度盘装置中的刻度表3相连接，刻度表3内设有转轴，转轴上设有指示针Ⅰ5和指示针Ⅱ6，指示针Ⅰ5与原罗盘仪指示针设计相近，并且加长转轴长度，指示针Ⅱ6上方设有指示针Ⅰ5，保证指示针Ⅰ5与指示针Ⅱ6互不影响，指示针Ⅱ6通过圆环与转轴相连接，指示针Ⅱ6为非金属指示针，保证指示针Ⅱ6与转轴无摩擦，只受重力影响，方便坡度测量，通过双针共轴的设计，实现斜坡的坡度测量和方位角测量。

本发明工作原理如下：在同一个刻度表内，用两种指示针用来进行数据的指示和读数，其中一种是利用重力进行工作读数，另一种是利用磁场进行工作读数。手表是我们日常生活中常见的，手表的各个表针就是采用双针控制原理，指示针各自转动，在转动过程中不会相互影响。于是，可根据表针的设计方法来对新型坡度规的指示针进行设计。新型坡度规是一种用来测量坡度和方位角的仪器，而方位角的测量需要地磁场的感应，为了避免双针不会相互影响，可将测方位角的指示针Ⅰ5设计为指南针，将测坡度指示针Ⅱ6的材质设计成非金属类。指示针Ⅰ5与原罗盘仪指示针设计相近，加长转轴的长度，在轴中间增加指示针Ⅱ6，用圆环与转轴连接，指示针Ⅱ6与转轴无摩擦，只受重力影响，方便坡度测量。

一种新型坡度规的使用方法，包括以下步骤：

S1，测量坡度时，调整刻度盘，确保刻度表3在竖直方向时，指示针Ⅱ2指向刻度盘0度；

S2，将水平尺1贴放在斜坡坡面上，在重力作用下，指示针Ⅱ6与刻度盘的夹角为坡度角；

S3，测量方位角时，将刻度表3旋转90°，刻度表3与水平尺1成90°夹角，转动刻度盘，使得刻度表上正北方向垂直指向水平尺1；

S4，读出指示针Ⅰ5与刻度表正北方向的夹角θ，计算得出指示针Ⅰ5与坡面的夹角θ；

S5，以指示针Ⅰ5位于刻度表正北方向的顺时针方位或逆时针方位，以刻度表正北方向为起点，按照指示针Ⅰ5位于刻度表正北方向的顺时针方位或逆时针方位的方向递推夹角θ，此时指示针Ⅰ5所指的方向即为坡面的方位角。

根据实际试验1，如图1所示，在使用罗盘仪测量方位角为北偏东30°，如图2所示，利用本发明测量该坡度方位角时，将旋转支座旋转90°后，转动刻度表，将正北方向对应水平尺，即刻度表上正北方向垂直于坡面，指示针Ⅰ5受到磁场的影响，会一直指向地理北极，于是可读出指示针Ⅰ5与刻度表上正北方向的夹角为60°，由于刻度表上正北方向垂直坡面，坡面分别与刻度表正北方向和指示针Ⅰ5空间上形成夹角，即指示针Ⅰ5与坡面夹角为30°，并且指示针Ⅰ5位于刻度表正北方向上的顺时针方位，以刻度表正北方向为起点，按照顺时针递推30°，即可得出坡面的夹角为北偏东30°；若指示针Ⅰ5方向与坡面夹角为逆时针，则递推方向为逆时针。

根据实际试验2，如图5所示，使用罗盘仪测得方位角为北偏西30°，如图6所示，使用本发明测量，指示针Ⅰ5与刻度表正北方向夹角为60°，得出指示针Ⅰ5与坡面夹角为30°，且指示针Ⅰ5位于刻度表正北方向逆时针方位，以刻度表正北方向为正方向，逆时针递推30°，得出方位角为北偏西30°，验证正确，即所改进坡度规可测量坡面坡度，又可测量方位角，能达到目的要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型坡度规，包括水平测量装置，其特征在于，所述水平测量装置与支座装置相连接，支座装置与度盘装置相连接。

2.根据权利要求1所述的新型坡度规，其特征在于，所述度盘装置包括刻度表（3），刻度表（3）设置在刻度盘上，刻度表（3）与支座装置相连接，刻度表（3）内设有转轴，转轴上设有指示针Ⅰ（5）和指示针Ⅱ（6），指示针Ⅱ（6）上方设有指示针Ⅰ（5）。

3.根据权利要求2所述的新型坡度规，其特征在于，所述指示针Ⅱ（6）通过圆环与转轴相连接。

4.根据权利要求2或3所述的新型坡度规，其特征在于，所述刻度盘上设有两层数值表，一层数值表与指示针Ⅰ（5）相配合，另一层数值表与指示针Ⅱ（2）相配合。

5.根据权利要求4所述的新型坡度规，其特征在于，所述指示针Ⅱ（6）为非金属指示针。

6.根据权利要求1所述的新型坡度规，其特征在于，所述水平测量装置包括水平尺（1），水平尺（1）与把手（4）相连接，水平尺（1）与支座装置相连接，支座装置设置在水平尺（1）与把手（4）之间。

7.根据权利要求1、2或6任意一项所述的新型坡度规，其特征在于，所述支座装置包括旋转支座（2），旋转支座（2）一端与水平尺（1）相连接，旋转支座（2）另一端与度盘装置中的刻度表（3）相连接。

8.根据权利要求7所述的新型坡度规，其特征在于，所述水平尺（1）为铝合金方管型水平尺。

9.一种新型坡度规的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，测量坡度时，调整刻度盘，确保刻度表（3）在竖直方向时，指示针Ⅱ（2）指向刻度盘0度；

S2，将水平尺（1）贴放在斜坡坡面上，在重力作用下，指示针Ⅱ（6）与刻度盘的夹角为坡度角；

S3，测量方位角时，将刻度表（3）旋转90°，刻度表（3）与水平尺（1）成90°夹角，转动刻度盘，使得刻度表上正北方向垂直指向水平尺（1）；

S4，读出指示针Ⅰ（5）与刻度表正北方向的夹角θ，得出指示针Ⅰ（5）与坡面的夹角θ；

S5，以指示针Ⅰ（5）与坡面夹角方向为递推方向，以刻度表正北方向为起点，按照指示针Ⅰ（5）与坡面夹角方向递推夹角θ，此时指示针Ⅰ（5）所指的方向即为坡面的方位角。