CN213812044U - 一种单次测量即得到长物体长度的激光尺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，激光尺的正面上端设置移动第一激光发射器的导轨；刻度尺本体的非零刻度线端可旋转安装第二激光发射器；激光尺控制电路包括第一激光发射器数据采集电路、第二激光发射器数据采集电路、CPU；第一激光发射器数据采集电路的激光发射器移动时直滑推拉电位器中的电阻变化电流变化，电流传感器测量出电流的变化值传输至CPU，CPU计算出被测物体的长度；第二激光发射器数据采集电路的第二激光发射器绕轴旋转一定的角度时，旋钮电位器的电阻将发生变化，电流传感器测量出电路中电流变化值，并将电流变化值传输至CPU，CPU计算出待测的长度。本发明测量的长度不局限与刻度线的量程。

Description

一种单次测量即得到长物体长度的激光尺

技术领域

本发明涉及长度测量器材领域，具体涉及一种单次测量即得到长物体长度的激光尺。

背景技术

刻度尺为通用仪器，作为测量位移最重要的器材，广泛应用于各类中学物理实验中。现实中的刻度尺有很多局限性。比如长度有限，一般的学生用刻度尺只有30cm或者40cm长，在需要测量更长的物体时，需要做记号叠加测量。这样不仅费时费力，还会造成额外的误差。比如中学物理中需要测量单摆的摆长，可以长达1m或者1.5m；测量小车的导轨，可以长达1m或者1.2m。这样让学生直接用刻度尺测量都比较麻烦。这个问题大多时候可以被卷尺解决，通常卷尺有2m到3m长。但是仍然有些时候卷尺不够长，或者由于拉得太长时，卷尺无法保持笔直，会带来较大的测量误差。

另一方面，有些情况下刻度尺不方便接贴着测量，比如测量胡克定律中弹簧的长度，刻度尺不可以和弹簧间有摩擦，常规的方法是用弹簧引出一根指针进行估读。再比如测锥形瓶内液体的高度，这样由于容器外形阻碍，刻度尺上端离液面较远，只能估读，无法进行标准测量。还有一些较高的物体，人不方便爬上去测量，比如路灯的高度和房子的高度，即使有非常长的卷尺，还是很难直接测量。因此需要一种实验装置能够解决上述的一系列问题。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，本刻度尺不仅能够适用于初中物理实验中要求比较低的长度测量也适用于高中大学各种物理实验中的长度测量。解决了刻度尺在无法直接接触测量时，只能远看估读的问题；解决了刻度尺难以直接读出长物体长度的问题；解决较高物体不方便测量的问题。本发明提供的刻度尺通过蓝牙连接电脑，借助与预先安装的软件，可以在实验考试中，学生读取刻度尺数值的同时，后台也能得到真实的测量数据，有助于判定学生读数的正确与否，为将来可能的实验机考提供很大的帮助。

2.技术方案：

一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，包括长方体状刻度尺本体；其特征在于：所述刻度尺本体正面上端设置长度刻度线；刻度线下方沿刻度尺本体延伸的方向设置长条状导轨，导轨内部可移动的安装第一激光发射器，第一激光发射器能够沿导轨方向左右移动，第一激光发射器指向刻度线并与刻度线平行；所述刻度尺本体的非零刻度线端可旋转安装第二激光发射器；所述第二激光发射器旋转轴与导轨齐平。

所述刻度尺本体内部设置激光尺控制电路；所述激光尺控制电路包括第一激光发射器数据采集电路、第二激光发射器数据采集电路、CPU；所述第一激光发射器数据采集电路包括第一激光发射器、直滑推拉电位器、电流传感器；其中直滑推拉电位器安装于导轨内部，第一激光发射器和直滑推拉电位器连接，使得实验中移动激光发射器时，直滑推拉电位器中的电阻丝的接入电路长度随之发生变化，电流传感器测量出电路中电流的变化值，并将变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法，计算出被测物体的长度并通过显示装置显示；所述第二激光发射器数据采集电路包括第二激光发射器、旋钮电位器 、电流传感器；当第二激光发射器绕轴旋转一定的角度时，旋钮电位器的电阻将发生变化，电流传感器测量出电路中电流变化值，并将电流变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法计算出待测的长度。

进一步地，激光尺控制电路还包括蓝牙模块；所述蓝牙模块能够与计算机终端或者手机终端相连。

进一步地，所述显示装置包括显示电路及其相连的显示屏；所述显示电路与CPU相连，显示屏安装于刻度尺本体用于显示测量值。

进一步地，所述激光尺控制电路还包括电源电路；所述电源电路包括充电电池与充电电路。

一种单次测量即得到长物体长度的激光尺控制方法，包括：

S1：测量短距离长度；所述短距离长度为比刻度尺本体的刻度所示的最长长度短的长度；测量时，激光尺的零刻度线与被测长度的物体的一端齐平，沿导轨移动第一激光发射器，直至第一激光发射器与被测物体的另一端齐平，第一激光发射器数据采集电路将此时采集的数据传输至CPU，CPU根据预设的电压对应的长度值，直接读出此时被测的长度；

S2：测量长距离长度；所述长距离为比刻度尺本体的刻度所示的最长长度长的长度；将刻度尺本体的零刻度线端与被测长度的物体一端紧靠并且本体延伸方向与被测长度所在的线垂直，旋转第二激光发射器直至第二激光发射器直射至被测长度的物体的另一端；第二激光发射器采集电路将采集的数据传输至CPU，CPU根据预设的公式计算出此时被测长度一端到另一端之间的距离。

3.有益效果：

（1）本发明提供的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺及其控制方法，能够不仅测量激光尺刻度量程内的长度，还可以测量远远长于刻度量程的长度；且测量方法简单可靠，能够有效降低测量误差。

（2）本发明提供的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺及其控制方法，有效的解决了初中物理实验中要求比较低的长度测量的误差问题，也同时适用于高中大学各种物理实验中的长度测量。本发明解决了刻度尺在无法直接接触测量时，只能远看估读的问题；解决了刻度尺难以直接读出长物体长度的问题；解决较高物体不方便测量的问题。本发明提供的刻度尺通过蓝牙连接电脑，借助与预先安装的软件，可以在实验考试中，学生读取刻度尺数值的同时，后台也能得到真实的测量数据，有助于判定学生读数的正确与否，为将来可能的实验机考提供很大的帮助。

（3）本发明提供的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺及其控制方法其电路简单易于实现，有助于推广使用。

附图说明

图1为本发明的激光尺的外视图；

图2为本发明的激光尺的控制电路示意图；

图3为具体实施例中测量短距离物体长度的示意图；

图4为具体实施例中测量路灯高度的示意图；

图5为具体实施例中胡克定律中实验图；

图6为具体实施例中测量液面高度的实验图；

图7为具体实施例中测量倾斜物体的长度的实验图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图1至附图2所示，一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，包括长方体状刻度尺本体1；其特征在于：所述刻度尺本体正面上端设置长度刻度线5；刻度线下方沿刻度尺本体延伸的方向设置长条状导轨7，导轨内部可移动的安装第一激光发射器2，第一激光发射器能够沿导轨方向左右移动，第一激光发射器指向刻度线并与刻度线平行；所述刻度尺本体的非零刻度线端可旋转安装第二激光发射器3；所述第二激光发射器旋转轴与导轨齐平。

所述刻度尺本体内部设置激光尺控制电路；所述激光尺控制电路包括第一激光发射器数据采集电路、第二激光发射器数据采集电路、CPU；所述第一激光发射器数据采集电路包括第一激光发射器、直滑推拉电位器、电流传感器；其中直滑推拉电位器安装于导轨内部，第一激光发射器和直滑推拉电位器连接，使得实验中移动激光发射器时，直滑推拉电位器中的电阻丝的接入电路长度随之发生变化，电流传感器测量出电路中电流的变化值，并将变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法，计算出被测物体的长度并通过显示装置显示；所述第二激光发射器数据采集电路包括第二激光发射器、旋钮电位器 、电流传感器；当第二激光发射器绕轴旋转一定的角度时，旋钮电位器的电阻将发生变化，电流传感器测量出电路中电流变化值，并将电流变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法计算出待测的长度。

进一步地，激光尺控制电路还包括蓝牙模块；所述蓝牙模块能够与计算机终端或者手机终端相连。

进一步地，所述显示装置包括显示电路及其相连的显示屏4；所述显示电路与CPU相连，显示屏安装于刻度尺本体用于显示测量值。

进一步地，所述激光尺控制电路还包括电源电路；所述电源电路包括充电电池与充电电路。

一种单次测量即得到长物体长度的激光尺控制方法，包括：

S1：测量短距离长度；所述短距离长度为比刻度尺本体的刻度所示的最长长度短的长度；测量时，激光尺的零刻度线6与被测长度的物体的一端齐平，沿导轨移动第一激光发射器，直至第一激光发射器与被测物体的另一端齐平，第一激光发射器数据采集电路将此时采集的数据传输至CPU，CPU根据预设的电压对应的长度值，直接读出此时被测的长度；

S2：测量长距离长度；所述长距离为比刻度尺本体的刻度所示的最长长度长的长度；将刻度尺本体的零刻度线端与被测长度的物体一端紧靠并且本体延伸方向与被测长度所在的线垂直，旋转第二激光发射器直至第二激光发射器直射至被测长度的物体的另一端；第二激光发射器采集电路将采集的数据传输至CPU，CPU根据预设的公式计算出此时被测长度一端到另一端之间的距离。

具体实施例1：测量短距离物体的长度；

如附图3所示，实验步骤为：

步骤一：打开激光尺开关；

步骤二：物体的一端与刻度线的零刻度线对齐，刻度线紧靠被测物体；

步骤三：移动第一激光发射器，直至发射的红线与物体的另一端对齐；即可读出此时物体的长度。

具体实施例2：测量长距离的路灯的高度；

如附图4所示，实验步骤为：

步骤一：打开激光尺开关；

步骤二：刻度尺本体非零刻度端紧靠路灯柱，且刻度尺本体与路灯柱垂直；

步骤三：转动第二激光发射器，直至发射的红线至路灯；读出此时红线与本体之间的夹角为α，路灯的高度h=l*tanα，其中l为刻度尺本体的长度。如附图激光尺的长度为35cm，路灯高度：h=0.35m*tan85.0=4.0m，直接在显示屏上显示。

具体实施例3：胡克定律实验中，弹簧伸长量的测量；

如附图5所示，实验步骤为：

步骤一：打开激光尺开关；

步骤二：将激光尺如附图5所示用刻度尺夹悬挂于铁架台；在弹簧未悬挂钩码时，零刻度线与悬挂点对齐；

步骤三：挂上钩码后，移动第一激光发射器，直至发射的红线与物体的另一端对齐；即可读出此时弹簧的伸长长度。

具体实施例4：测量容器中液面的高度：

如附图6所示，实验步骤为：

步骤一：为防止最底下测不到，将容器稍微垫高为宜；打开激光尺开关；

步骤二：先测出容器中底所在的刻度位置，之后取差值即可。

具体实施例5：估测侵斜长物体的长度或者说估测斜面的长度；

如附图7所示，实验步骤为：

步骤一：参照具体实施例2，将激光尺的非零端与斜面或者倾斜物体垂直；

步骤二：转动第二激光器，直至其发出的红光直射至斜面顶端或者倾斜物体待测面的顶端；测量出此时的倾角为α，斜面的长度h=l*tanα，其中l为刻度尺本体的长度。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (4)

1.一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，包括长方体状刻度尺本体；其特征在于：所述刻度尺本体正面上端设置长度刻度线；刻度线下方沿刻度尺本体延伸的方向设置长条状导轨，导轨内部可移动的安装第一激光发射器，第一激光发射器能够沿导轨方向左右移动，第一激光发射器指向刻度线并与刻度线平行；所述刻度尺本体的非零刻度线端可旋转安装第二激光发射器；所述第二激光发射器旋转轴与导轨齐平；

所述刻度尺本体内部设置激光尺控制电路；所述激光尺控制电路包括第一激光发射器数据采集电路、第二激光发射器数据采集电路、CPU；所述第一激光发射器数据采集电路包括第一激光发射器、直滑推拉电位器、电流传感器；其中直滑推拉电位器安装于导轨内部，第一激光发射器和直滑推拉电位器连接，使得实验中移动激光发射器时，直滑推拉电位器中的电阻丝的接入电路长度随之发生变化，电流传感器测量出电路中电流的变化值，并将变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法，计算出被测物体的长度并通过显示装置显示；所述第二激光发射器数据采集电路包括第二激光发射器、旋钮电位器 、电流传感器；当第二激光发射器绕轴旋转一定的角度时，旋钮电位器的电阻将发生变化，电流传感器测量出电路中电流变化值，并将电流变化值传输至CPU，CPU根据预设的算法计算出待测的长度。

2.根据权利要求1所述的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，其特征在于：激光尺控制电路还包括蓝牙模块；所述蓝牙模块能够与计算机终端或者手机终端相连。

3.根据权利要求1所述的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，其特征在于：所述显示装置包括显示电路及其相连的显示屏；所述显示电路与CPU相连，显示屏安装于刻度尺本体用于显示测量值。

4.根据权利要求1所述的一种单次测量即得到长物体长度的激光尺，其特征在于：所述激光尺控制电路还包括电源电路；所述电源电路包括充电电池与充电电路。

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