[发明专利]一种数显式高差仪及测量方法

权利要求书

1.一种数显式高差仪，其特征在于：包括壳体(1)、多联角位移传感器(2)、电池组件(3)、解算处理模块(4)、显示模块(5)、开关按钮(6)、铅锤式摇臂(7)、第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)；所述多联角位移传感器(2)固定在壳体(1)内；所述多联角位移传感器(2)的转轴上同轴设置有铅锤式摇臂(7)、第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)，在壳体(1)上分别安装电池组件(3)、解算处理模块(4)、显示模块(5)、开关按钮(6)，组成完整电路系统。

2.根据权利要求1所述的一种数显式高差仪，其特征在于：所述铅锤式摇臂(7)、第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)可沿多联角位移传感器(2)的转轴自由旋转。

3.根据权利要求1所述的一种数显式高差仪，其特征在于：所述第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)前端设有测量尖端，铅锤式摇臂(7)的前端为铅锤结构，保证铅锤式摇臂(7)始终垂直向下。

4.根据权利要求1所述的一种数显式高差仪，其特征在于：所述第一测量摇臂(8)与第二测量摇臂(9)等长。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述一种数显式高差仪的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一测量摇臂(8)和第二测量摇臂(9)长度已知，测量两个空间点的高度差，先设置多联角位移传感器(2)的零位，按压开关按钮(6)后，将第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)的测量端接触需测量的两点，并保持铅锤式摇臂(7)在自由摆动的垂直状态下，此时第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)、铅锤式摇臂(7)形成三个角度值，经解算处理模块(4)判断第一测量摇臂(8)、第二测量摇臂(9)、铅锤式摇臂(7)形成的三个角度值的大小关系，并判定选取解算公式，解算处理模块经过解算后在显示模块上显示两点的高度差。

6.根据权利要求5所述的一种数显式高差仪的测量方法，其特征在于，判定选取解算公式，若铅锤式摇臂(7)的角度值介于第一测量摇臂(8)和第二测量摇臂(9)的角度值之间，

设定b、e点为需测量高度差的两点，a点为多联角位移传感器(2)转轴中心点，ag是多联角位移传感器(2)设置的基准零位，ae是第一测量摇臂(8)的长度，ab是第二测量摇臂(9)的长度，bc是b、e点的高度差，ad为铅锤式摇臂(7)延长线，其中d点为铅锤式摇臂(7)延长线与ce的交点，f为铅锤式摇臂(7)延长线与b、e两点连线的交点，α1是第一测量摇臂(8)的转动角度，α3是第二测量摇臂(9)的转动角度，α2是铅锤式摇臂(7)的转动角度，α4为线ab、af夹角，α5为线ae、af夹角,α6为线ab、ae夹角，α7为线ba、be夹角，α8为线fb、fa夹角,α9为线ea、ef夹角,α10为线fd、fe夹角,α11为线ed、ef夹角,α12为线da、de夹角且为直角，α13为线ce、cb夹角且为直角；

已知三角形△abe，ab、ae两边长且ab＝ae，已知角α₁、α₂、α₃，当α₃α₂α₁时，可知：

α₄＝α₃-α₂

α₅＝α₂-α₁

α₆＝α₃-α₁

α₁₂＝α₁₃＝90°

三角形△abe由余弦定理得：be²＝ae²+ab²-2(ae×ab)cosα₆ ①

由正弦定理得：

由①②可得角α₉、α₇和线be

由三角形△abf，三角形内角和→α₈＝180°-α₄-α₇

由正弦定理

推出：→bf＝(ab×sinα₄)/sinα₈得bf

故：fe＝be-bf

由三角形△ade，得α₁₁＝90°-α₅-α₉

由三角形△fde，三角函数

因三角形△bce与△fde为相似三角形，则得：