专利名称：电线高度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是电线高度测量仪，属G01C3／00光学测距仪类。
一、问题的由来在架设电线时，不同电压的电线相对地面(或其他建筑物)的高度，国家规定有不同的要求。因此，在架线时要对电线进行高度测量。电线架设完毕后，随着时间的变化，由于重力、热胀冷缩等影响，或地面状态的变化(地面出现新的建筑物，长出了树木……等等)。这些变化都会引起电线高度的变化。因此，在日常工作中需经常对电线的高度进行巡回测量。所以，对电线高度的测量是供电部门巡线工人经常进行的工作之一。
二、现有技术状况目前供电部门常用两种方法测量电线的高度(1)绳测法这是最常用的方法。将带有刻度且一端栓有重物的绳子抛到电线上，然后从绳子上读数，即可得到电线的高度(或两交叉电线之间的距离)。这是一种比较原始的方法。一般工人都能掌握，但测量精度受绳上刻度精度、电线弹性变形等因素的影响。在某些场合下，将绳准确地抛到某一条电线上也是不容易办到的。当电线比较高手抛不到时，还必须配备专门的工具－－射绳枪。
(2)经纬仪测量法其经纬仪是测量水平角和竖直角的精密仪器，是一种通用的大地测量仪器。用经纬仪测量距离必须有一已知长度为基准方可测出待求长度。
如
图1所示，三角形ABC，AC为被测长度，AB为已知，角B是用经纬仪测出的角值，则被测长度＝已知长度×tgα。
当用经纬仪测量电线高度时，一般都借用电线杆高度或两线杆间距为已知基础长度。经纬仪本身精度虽高，但电线杆高和两杆间距误差较大，势必会影响最后计算误差。且经纬仪的安装调试都比较麻烦，一般工人不易掌握，携带也比较沉重，所以一般只在架设新线时使用。
综上所述，现行的两种电线高度的测量方法，都不是理想的方法。鉴于此种情况，我们设计了电线高度测量的专用仪器－－“电线高度测量仪”。
三、本设计的主要内容(1)测距方法的概述较长距离的测量方法，通常用三角测量法(又称基线测量法)。由基准点、被测点和另外确定的一点、三点确定－－三角形，利用三角形边和角的关系，当已知两者和一条边长时，即可用三角公式计算出被测距离。已知边长称为基线。根据基线在仪器内部还是外部，基线测量法(三角测量法)又可分为内基线测量法(基线在仪器内部)和外基线测距法(基线在仪器外部)。用外基线法测量时，先用卷尺拉一距离为基准。一般的军用测距仪都是内基线型。而大地测量仪器(如前边讲的用经纬仪测距)都是外基线法。
(2)基线种类的选择外基线法基线选择范围较大(可选择几米至几百米)，因此精度可以提高，但测量时必须用直尺拉基线，且必需配备精密测角仪器(如经纬仪等)。因此，测量过程复杂。不适合巡线工日常工作使用。而内基线测距仪器，已知长度的基线就在仪器的内部和仪器固连在一起，使用时不用再重新建基线即可直接测距。由于大量的电线高度测量工作，是由日常巡线工人野外进行的，考虑到该项工作是经常性的野外作业，我们的设计选择了内基线测距法。
(3)基本原理本仪器测量的基本原理由图2所示，主要由反射面相互平行的分光镜和棱镜组成，二者之间的水平距离AB即为测距的基线。当被测物体位于无限远时，从被测物发出的光为平行光，从分光镜反射到眼睛的光和从棱镜反射到眼睛(经过分光镜透射)的光都是平行的，所以，人眼接受的是一个方向射来的光线，人眼看到的是一个像。如被测物位于有限距离(见图2)C点时，则从被测物C发出的CB光线经棱镜反射后，就不再和经分光镜又从分光镜反射的光线平行，则人眼看到的是两个被测物体的像。
此时转动棱镜(分光镜不动)即可改变Bb的方向，直到Bb和AB方向重合时，人眼中的两像又可重合在一起。被测物C在不同距离上使人眼能看成一个像。棱镜所需转动的角度β不同，二者有如下关系(详见有关应用光学书)。
LAC＝lABtg2β ……(1)因为只要知道转过的角度β即可求出待求距离LAC。如图3所示，本仪器β角的测量是通过精密螺纹实现的，镜转动的β角和螺纹拧进的距离S之间有如下关系S＝ltgβ……(2)l－－螺纹轴线到棱镜转轴之间距离设螺纹距离为d，则棱镜转角β和手轮转角φ之间有如下关系φ＝ (2π)/(d) ltgβ ……(3)联立公式(1)和(3)即可求出不同距离LAC，使眼睛视场只能看到一个像时，手轮应转过的角度φ，将φ角转化成对应的距离数，并以刻度形式刻在手轮上，通过固定指针予以指示。
测量中转动手轮使在眼睛视场二像合一时，和指针对齐的刻度即为被测物的距离(高度)。
四、电线测高仪的结构，如图4所示它是由1、护目圈，2、前镜，3、压圈，4、中镜，5、分光镜座，6、本体，7、壳体，8、压圈，9、后镜，10、棱镜，11、棱镜座，12、弹簧，13、转轴，14、测微螺母，15、测微螺栓，16、微分筒，17、分光镜等部件组成。
护目镜用螺纹把前镜固定在本体左端，压圈用螺纹把中镜固在本体中部偏左，分光镜安装在中镜下面，呈45°角放置。亦用压圈螺纹把后镜固定在本体右部，后镜下面安放一枚棱镜，使棱镜一直角面与后镜镜面平行。棱镜安装在棱镜座上，棱镜座一端用弹簧固定，另一端与测微螺栓相接。当微分筒左、右旋转时，测微螺栓就会伸长或缩短，致使棱镜座倾角改变，微分筒上的刻度读数能表示所测电线高度。
为使测量准确，中镜与后镜间距愈大愈好，为便于携带，中镜与后镜间距为200－300毫米，被测物高度亦限于4米至25米之间。随着被测物高度提高，测量误差也随之加大，所以所测电线高度限于4米至25米为宜，实际上亦已够用。
(1)使用方法测量电线高度时，站到被测电线下，人眼方向与电线方向垂直，手握(或用三角支架将仪器支起)本体(6)，眼放到护目圈上。此时，眼睛看到的视场为一较大暗视场中有一小亮视场(见图4)。先将电线被测部位放到大视场中部，再调刻度环(手轮)使二像成为一条，即可从刻度环上读出距离数。
(2)主要技术指标基线长度200mm放大倍率×1视场角大视场14°小视场4°测量范围4－25米测量误差4－20米 1.0％21－25米 1.5％(3)基线长度的选择如上所述，基线越长则精度越高。但体积重量必随着增加，不利于野外使用。考虑到人手握东西时所占的宽度及冬天需戴手套，所以基线长度应取200mm。
(4)视场角的确定大视场定为14°，主要是为了找像的方便。如果视场取得过小，则从地面通过仪器看电线时就不易找到象或找到象后，稍微摆动，看到的电线又可跑出视场。所以此视场取大一点为好。一般测距仪或望远镜视场为7°左右。我们为了找象更方便，所以取14°。
小视场定为4°的原因有二A、人眼不动时视场约为5°，为了使人眼不动就能同时看到上下两端(见图五)是否对齐，所以取4°。如果取得大于5°，势必向上端看一下后，眼珠必须朝下转动后才能看到下端。这样瞄准必然带来误差。
B、一般电线下垂弯曲，如我们要测电线最低处的高度，因为我们小视场为4°，象在小视场边缘和大视场重合，所以实际测得的不是最低点的高度，而是最低点左右两侧某两点的高度如图五(如果电线绝对为直线，则这两个点的高度是一样的，即为最低点高度无误差)。这样就势必带来理论上的测量误差，则小视场越大，此理论误差越大，从此角度出发，小视场越小越好，但太小则影响对准精度。综合上述两个因素，小视场角度为4°，最大(25米时)理论误差为0.07。此时相对误差不到0.3％完全可用，理论误差对最后精度影响甚小。
(5)对准方法为了提高对准精度，用一个较亮的小圆视场断开大视场，使大视场中的电线的像断开不连续，然后再用小视场中同一电线的像把大视场主断开的像连成一直线，这样就充分利用了电线是线状物体这一几何特征，提高了对准精度。如果用一般观测水平距离的仪器去观测电线高度，则人头必须向上仰成90°角。这样眼不舒服。为此，适当安排了光学系统和人眼的位置，使人眼在分光镜和棱镜的水平连线上(见图2)，这样，人眼处在自然水平状态即可测出电线高度。
(6)使棱镜转动的机构有多种多样我们选择了精密螺纹传动机构，这样虽然刻度不均匀，但螺纹易加工，精度易保证。
如用凸轮机构则可使刻度均匀，但经过计算此凸轮不易制造(如2米与24米之间高度仅差0.0058)，所以无法采用。
(7)放大倍率的确定考虑到最远测量距离只有25米，正常人眼均可看清楚线状的电线，光学系统选为1(即像和时物大小一样)。所以本仪器的光学系统全部由平面零件组成，无球面透镜。这样组成的光学系统是最简单的测距光学系统。为使仪器结构的简单化奠定了基础。
五、与现有测量方法相比较其优点综上所述的内容，我们认为此“电线测高仪”有如下优点(1)使日常巡线时测电线高度仪器化。
(2)尽量利用了电线形状的特点，使仪器结构达到了最大程度的简化。
(3)易加工，成本低。
(4)操作简便、易掌握，使用灵活、省时、快速。
(5)体积小，重量轻，便于携带。
权利要求1.一种用来测量电线高度的仪器是电线高度测量仪，属光学测距仪类，它是由前镜、中镜、分光镜、后镜、测微计和本体几部分组成，其特征在于，前镜安在本体左端，用护目圈上螺纹固定在本体上，中镜安在本体中部偏左，用压圈上螺纹把中镜固定，分光镜安在中镜下面，呈45°放置，后镜安在本体左端，亦用压圈上螺纹将后镜固定，棱镜安在后镜下面，两镜面平行，棱镜固定在测微计上，调整测微计倾角即能测出电线高度。
2.根据权利要求1所述的电线高度测量仪，其特征在于测微计由测微螺母、测微螺栓，微分筒组成，转动微分筒使测微螺栓伸长或缩短，调整棱镜倾角，即能测得电线高度。
3.根据权利要求1所述的电线高度测量仪，其特征在于，中镜和后镜的间距为200－250mm，测量高度范围为4－25m。
专利摘要本实用新型是电线高度测量仪，属光学测距仪类。它主要是由前镜、中镜、分光镜、后镜、棱镜、测微计和本体几部分组成，其特征在于，中镜和后镜将被测电线上的光引到分光镜上，使电线呈互相平行的两条线象，调整测微计，使两条线象重合，即能测量电线高度，前镜是用来对准被测电线，并用来观察电线的两条线象是否重合，微分计上的刻度就是被测电线的高度。本测高仪重量轻，携带方便，易于使用者掌握，测量精度高。
文档编号G01C3/00GK2055245SQ8921815
公开日1990年3月28日 申请日期1989年10月20日 优先权日1989年10月20日
发明者卢坚强, 李俊英, 彭伟 申请人:卢坚强, 李俊英, 彭伟