[发明专利]一种光杠杆法测距仪及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量仪器，尤其涉及一种新型的光杠杆法测距仪及其测量方法。

背景技术

长度的测量在生产生活中经常要用到，产品的外形尺寸，人体身高，遥远的星空距离我们有多远，这些都是我们涉及到长度或者说距离测量问题。微小长度的测量可以用读数显微镜、激光干涉仪，较远距离测量可以用卫星定位仪和光学望远镜，而1m到100m之内的，可以用皮尺、钢尺和激光测距仪。

在物理实验教学中，对1米以上的长度常用用皮尺、钢卷尺和激光测距仪测量。皮尺和钢卷尺需要两个人配合完成测量，而激光测距仪虽然精度高测量准，但该仪器为自动测量，不具有教学演示效果。为了让学生更好地理解长度测量的特点，了解不同长度测量如何选择仪器，掌握测量仪器的一些基本调整方法，我们设计了这款便于教学，适用于基础实验测量的光杠杆法测距仪，该仪器不仅可以满足常规实验1米以上长度的测量，且该仪器蕴含了许多物理的知识点和实验基本技能的训练内容，更具有开拓学生思维方式，寓教于乐的演示特点，实验仪器本身具有进一步的完善和拓展空间，所以这款仪器非常适用于开设长度测量实验。

发明内容

本发明提供了一种创新的长度测量方法和测量仪器，即一种光杠杆法测距仪及其测量方法；它具有测距方式新颖，构思巧妙，原理简单，装置组装方便，测量过程蕴含实验基本调整技术和一些长度测量仪器的使用，是训练学生掌握基础实验技能非常全面的实验项目，适用于各类基础实验教学。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的。

一种光杠杆法测距仪，包括测距装置和镜面标尺（9），测距装置和镜面标尺（9）是各自独立的部分，所述测距装置包括底座（1）、激光笔（2）、螺旋测微器（3）、销钉（4）、绕轴旋转架（5）、固定架（6），套筒（7）和光杆（8），所述光杆（8）通过螺纹连接在底座（1）上，激光笔（2）用弹簧片固定在绕轴旋转架（5）上，绕轴旋转架（5）的一端通过销钉（4）固定在光杆（8）上，螺旋测微器（3）焊接在固定架（6）的一端，固定架（6）的另一端用螺钉固定在套筒（7）上，套筒（7）的高度可沿光杆（8）调整，套筒（7）通过螺钉紧固在光杆（8）上，螺旋测微器（3）的顶尖顶在绕轴旋转架（5）尾部的凹坑中心点处。

进一步地，所述螺旋测微器（3）包括一根精密的测微螺杆（3-1）和套在测微螺杆（3-1）上的螺母套管（3-3），以及紧固在测微螺杆（3-1）上的微分套筒（3-4），螺母套管（3-3）上有两排刻线，毫米刻线和半毫米刻线；螺母套管（3-3）与螺旋测微器架（3-2）靠锁紧装置（3-5）固定；微分套筒（3-4）圆周上刻有50个等分格，当微分套筒（3-4）转过一周时，测微螺杆（3-1）前进或后退0.5毫米，即测微螺杆（3-1）上的顶尖移动了0.5毫米，顶尖移动的距离由螺母套管（3-3）上毫米刻度和微分套筒（3-4）上等分格的刻度读出，测量精度为0.01毫米，螺旋测微器（3）可移动的最大距离为25.00毫米，材质为不锈钢。

进一步地，所述绕轴旋转架（5）为半敞开式柱状结构，内圆半径5毫米，壁厚3毫米，总长120毫米；在距绕轴旋转架（5）的一端面10毫米处有一凹坑，坑深2毫米，凹坑用于与螺旋测微器（3）的顶尖配合；距绕轴旋转架（5）的另一端面10毫米处有一孔，孔径为3毫米，此孔与光杆（8）上的孔用销钉（4）配合紧固，绕轴旋转架（5）的材质为钢板。

进一步地，所述固定架（6）为长方体结构，长120毫米，截面宽16毫米、厚3毫米，在距固定架（6）的一端面10毫米处有两孔，孔径为3毫米，该孔用于将固定架（6）固定在套筒（7）上，固定架（6）材质为钢板。

进一步地，所述镜面标尺（9）是在平面镜上用红色丝线做出刻度线，背面用双面胶固定于待测物的表面上，固定镜面标尺（9）时，应将镜面标尺（9）上的第一个刻度线与测距装置上激光笔（2）发出的激光点重合。

一种光杠杆法测距仪的测量方法，包括以下步骤：

步骤1：打开激光笔（2），让光线垂直照射到待测物的表面，将镜面标尺（9）粘贴到待测物上，且让镜面标尺（9）的最高刻度线与激光笔（2）发出的激光点重合；

步骤2：旋转螺旋测微器（3），利用光的反射路径与入射光路径重合，调平绕轴旋转架（5）的高度，并记录此时螺旋测微器（3）的读数n₀；

步骤3：继续同向旋转螺旋测微器（3），消除空程差，使激光笔（2）发出的激光在镜面标尺（9）上移动距离D，记录此时螺旋测微器（3）的读数n₁；