正切尺誕生記

一件好的創(chuàng)新作品的產(chǎn)生必然有其有趣的誕生過程，正切尺的誕生也是如此。在此作一個全面的介紹：

作品點子的產(chǎn)生

學(xué)生任紅環(huán)在車工實習(xí)的時候，使用游標(biāo)卡尺測量，覺得卡尺的量程太小，只有150mm（0-150mm）。想測量１米長左右的圓鋼，手邊又沒有卷尺，她就想利用車外圓錐面的辦法來測量圓鋼的長度。

如圖1為學(xué)生實習(xí)時加工椎體的圖樣，錐度為１:５，即直徑變化１，在軸向長度上的變化為５，在實際加工中，全靠直徑的變化來控制圓錐的軸向長度。由此，她把自己的一個激光筆綁在卡尺上，想通過調(diào)整激光筆的角度來擴大卡尺的量程。如果把角度調(diào)整到１:５的倍率，量程就擴大５倍；把角度調(diào)整到１:１０的倍率，量程就擴大１０倍。而實際上，通過把激光筆綁在卡尺上進行測量，測量效果并不好；學(xué)生開始并沒有介意自己的想法和做法，但作為老師的我一定要鼓勵學(xué)生繼續(xù)思考和改進，經(jīng)過思考，把這個想法運用到卷尺上，效果明顯好于卡尺，但是，測量時，誤差較大。分析后得知，造成誤差的主要原因是尺身和被測面沒有垂直，后來通過一塊平面鏡解決了尺身和被測面的垂直問題，精度明顯提高。就這樣，從發(fā)現(xiàn)到不斷改進、不斷思考、不斷返工，謀求每一處細節(jié)，終于做出了本作品的雛形。由于應(yīng)用的測量原理是正切函數(shù)的原理，因此，起名為“正切尺”。

正切尺的電路原理圖

測量時，手按動微動開關(guān)，激光二極管發(fā)光。

控制直角原理圖

正切尺在測量的時候，運用了正切函數(shù)的原理，卷尺和被測面保持垂直是測量數(shù)值準(zhǔn)確的保證。只有當(dāng)卷尺和平面鏡內(nèi)卷尺所成的像在同一條直線上時，卷尺才和被測面垂直。

正切尺測量原理圖

在整過創(chuàng)新過程中，點子的提出、測量的原理、電路的安裝和焊接都是學(xué)生任紅環(huán)獨立設(shè)計完成的，而激光二激管角度的調(diào)整需要師生共同完成，因為角度調(diào)整不好，測量就不準(zhǔn)確。平面鏡是學(xué)生在玻璃店找的下腳料，用ＡＢ膠粘在卷尺的堵頭上的。卷尺是學(xué)生自己買的。

技術(shù)說明

該正切尺由產(chǎn)生激光的激光器、電源、開關(guān)、平面鏡和卷尺構(gòu)成。利用正切函數(shù)的原理（圖3），卷尺的讀數(shù)a是一直角邊的長度，被測距離的長度b是另一直角邊的長度，激光和被測面的夾角成11.3°是一定值，而tan11.3°≈0.2，即a/b≈0.2。所以b=5a，即卷尺讀數(shù)的5倍便是被測距離。平面鏡主要用來控制微調(diào)尺與被測面的垂直度，即尺身與被測面垂直時，尺身與鏡像的尺身在同一條直線上，否則，尺身與被測面不垂直，誤差就大，這需要測量者來微調(diào)尺身，使尺身與鏡像的尺身在同一直線上，才能測量準(zhǔn)確。光斑落點以光斑中心點為準(zhǔn)。

優(yōu)點在于不加大卷尺體積，體積小，量程大；在頂棚、天花板、河道、塔高等普通尺難以測量的復(fù)雜測量條件下，測量極其方便，數(shù)值準(zhǔn)確；在超過1.5米的距離，特別是較長距離時，單人即可測量，不需要兩人操作。該正切尺造價極低，具有測量準(zhǔn)確，制造簡單，攜帶方便，易于推廣，可用于各種復(fù)雜工況的測量領(lǐng)域，具有普通尺的全部特點，又能完成很多普通尺難以測量的技術(shù)工作。