三維電子水平測試儀

謝紫薇

目前泥瓦匠師傅一般使用水平尺，通過看氣泡是否居中來判斷線或面是否水平。由于工作環(huán)境中泥沙、灰塵較多，加上師傅用帶泥水的手觸摸，水平尺常常被弄得模糊，致使測量準(zhǔn)確度不高。除此之外，水平尺受壓、防摔性能差，易發(fā)生形變，這些都將直接影響工程質(zhì)量的好壞。

由此，我設(shè)計(jì)并制作出一種三維電子水平測試儀。使用時(shí)不僅準(zhǔn)確度高、可見度清晰，而且測量效果好。

一、發(fā)明原理

三維電子水平測試儀由長方體鋁盒、旋轉(zhuǎn)器、塑料刻度尺、刻度盤、水平氣泡、指南針、掛鉤等組成。如圖1。

圖中，長方體鋁盒（17）之間由旋轉(zhuǎn)器（16）連接，鋁盒側(cè)面鑲嵌著能旋轉(zhuǎn)的刻度尺（18）和固定的刻度盤（19），在刻度尺上端安裝掛鉤（20），旋轉(zhuǎn)器上安裝指南針（14）。在指南針與旋轉(zhuǎn)器的正中央鑲嵌水平氣泡（15）。

鋁盒表面分別安裝開關(guān)（1）、左調(diào)節(jié)點(diǎn)（2） 、黃燈（3）、綠燈（4）、紅燈（5）、紫燈（6）、紅燈（7）、綠燈（8）、黃燈（9）、右調(diào)節(jié)點(diǎn)（10）；內(nèi)部安裝電池盒（11）、磁鐵（12）、八支水銀開關(guān)；再在鋁盒的兩端分別安裝激光燈（13）。

圖2為裝置電路圖，當(dāng)右邊高時(shí)，K3和K5接通，K2和K4斷開，此時(shí)僅LED1接通，即只有紅燈（5）和（7）發(fā)光。當(dāng)左邊高時(shí)，K2和K4接通，K3和K5斷開，此時(shí)僅LED3接通，即只有黃燈（3）和（9）發(fā)光。處于水平時(shí)，K2、K3、K4、K5全部閉合，LED1、LED2、LED3、LED4全部接通，即紅、綠、黃、紫燈四燈同時(shí)發(fā)光，水平氣泡居中。

二、問題探究

（1）將本尺旋轉(zhuǎn)到同一直線上或合攏，放在被測線條上，再閉合K1，觀察燈是否發(fā)光。

若只是紅燈亮，則紅燈那端高，若只是黃燈亮，則黃燈那端高；若紅、綠、黃三燈同時(shí)亮，則被測的這條線是水平的。還可將兩支激光燈點(diǎn)亮，測量任意長度的直線是否水平。

（2）旋轉(zhuǎn)本尺，任意改變AB、CD兩尺間的夾角，然后放在被測物表面上，閉合K1，觀察燈是否發(fā)光。

若只是紅燈亮，則紅燈那邊高；若只是黃燈亮，則黃燈那邊高；若紅、綠、黃三燈同時(shí)亮，則被測平面是水平的。將兩支激光燈點(diǎn)亮，可測出任意寬的平面是否水平。

（3）AB和CD不動(dòng)，只旋轉(zhuǎn)EF，在旋轉(zhuǎn)過程中只要EF與AB和CD確定的平面垂直時(shí)，紫燈也亮，即七只燈均發(fā)光，則EF這條線與水平是垂直的。（指導(dǎo)老師：張仁義 祁向中）