CN101907458B - 简易测高仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量器械，即一种简易测高仪，其特点是：这种测高仪有一支带有水平计(2)的平置杆(1)，平置杆(1)的一端设有角度计(3)，且通过销轴铰链一支可摆转的指向管(5)，指向管(5)上装有带通孔或准星的瞄准具(7)。还可加设电源、角度传感器、长度传感器、操作键(11)、单片机程控模块和数字显示屏(10)。使用时，在被测物的附近将平置杆放平，把指向管摆转指向被测物的顶端，即可根据与被测物的距离和指向管转角的三角函数确定被测物的高度。有益效果是：这种器械可以近距离测量多种物体的高度，而且体积小、重量轻、结构简单、成本低廉、便于携带、容易操作，特别适合工厂、矿山、电力线路维护人员、建筑安装等行业的普通劳动工人配备和使用。

Description

简易测高仪

技术领域

本发明涉及一种测量器械，即一种简易测高仪。

背景技术

在工程实践中，我们往往需要了解某些物体的高度，特别是在不直接接触物体的情况下去判断其高度。例如：不经过登攀却要知道山的高度，不上楼却要知道楼的高度，不攀爬电线杆却要得知电线杆的高度等等。当然，按照目前的科技水平，解决这个问题并不难，利用人们已经掌握的多种先进设备，都能在一定的距离内很好的完成这些物体的高度测量。可是，这些先进的设备都比较复杂，成本很高，对操作者的技术水平要求较高，而且不便携带，难以大量装备从事简单劳动的初级人员。以电力线路维护为例，由于不能准确判断电线杆地上部分的高度而误登埋深不足的线杆，曾引发多起倒杆伤人事故。但要为每个线路维护工人配备一套现有的测高设备，登杆前先测量一下高度，显然是不现实的。为了解决这个问题，人们曾提出多种不用器械的土办法，例如利用日影进行判断，利用手指进行目测等等，可是这些办法误差比较大，有的还需要进行一定的心算，需要运用勾股定理等知识，对工人的文化程度和计算能力都有一定的要求，操作也比较繁琐，因而一直也没有得到普及。所以，人们需要一种像扳子、钳子、盒尺一样廉价便携且便于使用的测量工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以测量多种物体的高度，且体积小、重量轻、结构简单、成本低廉、便于携带、容易操作的简易测高仪。

上述目的是由以下技术方案实现的：研制一种简易测高仪，其特点是：这种测高仪有一支带有水平计的平置杆，平置杆的一端设有角度线，并且通过销轴铰链一支可摆转的指向管，指向管上装有光线定位器。使用时，在被测物的附近将平置杆放平，把指向管摆转指向被测物的顶端，即可根据与被测物的距离和指向管转角的三角函数确定被测物的高度。

所说的指向管与平置杆的交角为45度。

所说的指向管与平置杆的交角在0-90度之间。

所说的光线定位器是设在指向管上的瞄准具。

所说的光线定位器是设在指向管上的电光源。

所说的测高仪上设有电源、角度传感器、长度传感器、操作键、单片机程控模块和数字显示屏。

所说的单片机程控模块设有依据正切函数、正玄函数以及正玄定理为数学模型的计算程序。

所说的测高仪上设有卷尺盒，盒内盘绕有可抽拉的尺条。

本发明的有益效果是：这种器械可以近距离测量多种物体的高度，而且体积小、重量轻、结构简单、成本低廉、便于携带、容易操作，特别适合工厂、矿山、电力线路维护人员、建筑安装等行业的普通劳动工人配备和使用。

附图说明

图1是第一种实施例的主视图；

图2是第一种实施例的俯视图；

图3是第一种实施例的工作状态示意图；

图4是第一种实施例的工作状态示意图；

图5是第二种实施例的单片机工作程序框图；

图6是第二种实施例的主视图；

图7是第二种实施例的工作方法示意图；

图8是第二种实施例的工作方法示意图；

图9是第二种实施例的工作方法示意图；

图10是第三种实施例的主视图；

图11是第三种实施例的主视图；

图12是第四种实施例的俯视图；

图13是第四种实施例的工作状态示意图。

图中可见：平置杆1，水平计2，角度计3，销轴4，指向管5，定角线6，瞄准具7，电光源8，电柱9，显示屏10，操作键11，卷尺盒12，卷尺条13，长度传感器14。

具体实施方式

第一种实施例：图1介绍了一种最简单的测高仪。由图可见：这种仪器主要部件有两个，一是平置杆1，二是指向管5。平置杆1和指向管5一端有销轴4铰链。平置杆1上有水平计2，后端有角度计3。指向管5里面有电光源8，可以是激光发射器，也可以是发射电光束的电池和发光管。指向管5的外面的标有定角线6。结合图3可见：为了测量电柱的高度，人手持测高仪，将平置杆1放平，使水平计的示珠居于中位，打开电光源，把指向管5向上摆到一定角度，当光束到达电柱9的顶端时，通过测量测高仪到电柱9之间的距离，结合指向管摆角的正切值即可推算出电柱9的高度。为了计算方便，最好把指向管5摆角定在函数值比较简单的角度，如45度，等腰三角形，正切值为1，此时测高仪到电柱9的距离就等于电柱高。当然，有时操作场地比较狭窄，这个角度无法操作，就可以用60度，正切值为2，也比较好算。当然也可以选用其他角度。

为了在指向管电源电量不足时，或没有电光源8时仍能工作，指向管5上设有瞄准具7，这种瞄准具7的形式很多，例如通孔、准星等。可由人瞄准来确定指向管5的角度。为了操作方便，可如图4所示，把电柱的测量起点提高一段，相当于人眼睛的高度，测得数据加所留高度即为电柱高。

第二种实施例：在这种测高仪上装配了微电子元件，使之具有程序控制和自动显示功能。图5示举了一种最简单的单片机程序控制的框图，包括角度传感器、长度传感器、单片机程控模块。单片机程控模块内设有依据正切函数、正玄函数以及正玄定理为数学模型的计算程序。图6示举的测高仪的平置杆1上设有显示屏10和操作键11。这里的角度传感器可采用指向管5与角度计3之间的光信号传感，也可以在销轴上安装齿轮，通过机械传感信号，传递指向管5摆转的角度。长度传感器14采用手工输入数字信号。单片机接到上述信号以后，按确定程序进行计算，得到所要的数据，并经显示屏10显示出来，操作者即可获得被测物体的高度信息。下面分三种情况说明使用情况：

图7可见：在被测物附近量出一段距离进行测量。先将手工按键输入距离数据，再上摆指向管5，同时打开电光源8的开关，当光束到达被测物上端时，指向管5上摆角度自动输入，单片机即可按照该角度的正切函数计算出对边的长度，即被测物的高度，并在显示屏10上显示出来。

图8介绍了一种比较复杂的情况。被测物难以接近，只能在较远的距离进行测量，而且测量点与被测物之间的距离未知。这种情况下，即可按图8所示的方法，通过二次测量给出被测物高度。第一次在较远点测量得到一个α角，在向前推进一段距离B，此距离已知并输入，再测得一个β角。单片机就可根据直角三角形内角和等于180度的信息得知图中各角的角度。再由正玄定理，即三角形各边与对角正玄值之比相等的关系，得到B/Sin θ＝C/Sin γ，解得C，再以A＝CSin α，得出A边的长度数据，即为所求被测物之高，并在显示屏10上显示。同理，亦可先在较近点测量，再向后退在较远点测量，也可得到所求值。

图9介绍的情况更为复杂，被测物不但不能接近，而且其根部又不能由水平线指对。这种情况可按图示方法，将被测物分为两段，分别测量，两数据输入求和即可。这种方法可推及到宽度的遥测。

当然，在上述测量中，因距离较远，或日光充足，电光源的作用难以奏效，即可采用瞄准具7通过目测确定指向管5的角度。

第三种实施例：图10表示的测高仪上装配了卷尺盒12，卷尺盒12里面有卷尺条13，卷尺盒12上设有与卷尺条13配合的轮式长度传感器14，在拉出卷尺条13时即可自动输入长度信号，可省略测距和手工输入长度数据的工序。

第四种实施例：图11、12所示的测高仪上装配了由卷尺盒12和里面可抽拉的卷尺条13组成的卷尺，其平置杆是一支与卷尺盒12柔性连接的水平计2，水平计2下有滚轮附着在卷尺条13上面，指示卷尺条13保持水平。另在卷尺条13的出口处设滚轮式长度传感器14，感知卷尺条13拉出的距离。使用时，如图13所示，直接拉出卷尺条13，并使指向管5指对被测物的尖端，单片机即可同时获得长度、角度两个信息，即可直接报出被测物的高度。

Claims (1)

1.一种简易测高仪，其特征在于：这种简易测高仪有一支带有水平计(2)的平置杆(1)，平置杆(1)的一端设有角度计(3)，且通过销轴(4)铰链一支可摆转的指向管(5)，指向管(5)上装有瞄准具(7)，瞄准具(7)是通孔或准星，指向管(5)与平置杆(1)的交角在0-90度之间，指向管上设有电光源(8)，测高仪上设有电源、角度传感器、长度传感器、操作键(11)、单片机程控模块和数字显示屏(10)，单片机程控模块设有依据正切函数、正弦函数以及正弦定理为数学模型的计算程序。

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