三维电子水平测试仪

谢紫薇

目前泥瓦匠师傅一般使用水平尺，通过看气泡是否居中来判断线或面是否水平。由于工作环境中泥沙、灰尘较多，加上师傅用带泥水的手触摸，水平尺常常被弄得模糊，致使测量准确度不高。除此之外，水平尺受压、防摔性能差，易发生形变，这些都将直接影响工程质量的好坏。

由此，我设计并制作出一种三维电子水平测试仪。使用时不仅准确度高、可见度清晰，而且测量效果好。

一、发明原理

三维电子水平测试仪由长方体铝盒、旋转器、塑料刻度尺、刻度盘、水平气泡、指南针、挂钩等组成。如图1。

图中，长方体铝盒（17）之间由旋转器（16）连接，铝盒侧面镶嵌着能旋转的刻度尺（18）和固定的刻度盘（19），在刻度尺上端安装挂钩（20），旋转器上安装指南针（14）。在指南针与旋转器的正中央镶嵌水平气泡（15）。

铝盒表面分别安装开关（1）、左调节点（2） 、黄灯（3）、绿灯（4）、红灯（5）、紫灯（6）、红灯（7）、绿灯（8）、黄灯（9）、右调节点（10）；内部安装电池盒（11）、磁铁（12）、八支水银开关；再在铝盒的两端分别安装激光灯（13）。

图2为装置电路图，当右边高时，K3和K5接通，K2和K4断开，此时仅LED1接通，即只有红灯（5）和（7）发光。当左边高时，K2和K4接通，K3和K5断开，此时仅LED3接通，即只有黄灯（3）和（9）发光。处于水平时，K2、K3、K4、K5全部闭合，LED1、LED2、LED3、LED4全部接通，即红、绿、黄、紫灯四灯同时发光，水平气泡居中。

二、问题探究

（1）将本尺旋转到同一直线上或合拢，放在被测线条上，再闭合K1，观察灯是否发光。

若只是红灯亮，则红灯那端高，若只是黄灯亮，则黄灯那端高；若红、绿、黄三灯同时亮，则被测的这条线是水平的。还可将两支激光灯点亮，测量任意长度的直线是否水平。

（2）旋转本尺，任意改变AB、CD两尺间的夹角，然后放在被测物表面上，闭合K1，观察灯是否发光。

若只是红灯亮，则红灯那边高；若只是黄灯亮，则黄灯那边高；若红、绿、黄三灯同时亮，则被测平面是水平的。将两支激光灯点亮，可测出任意宽的平面是否水平。

（3）AB和CD不动，只旋转EF，在旋转过程中只要EF与AB和CD确定的平面垂直时，紫灯也亮，即七只灯均发光，则EF这条线与水平是垂直的。（指导老师：张仁义 祁向中）