专利名称：测径靠尺及其测径方法
测径靠尺属于测量技术领域，是一种新式测径工具。
现在测定圆柱形物件直径的工具是卡尺和围尺。卡尺的尺身长度一定要大于被测物件的直径，当物件直径较大时，卡尺既大又重，不便于携带和使用。如森林调查中，测定立木直径的常用工具，就是木制的卡尺形轮尺，尺身长度大于树干直径，不便于野外携带，且动臂易晃动，影响测量精度。围尺其形状如布尺，刻度根据圆周长换算而来，用其测量大直径物件时，一人难以操作，测量倒地物件时，就更难以测了。
本发明的目的是为克服上述存在的问题，寻求一种测量方便，简洁的工具与方法，发明一种测径靠尺及其测径的方法。
本发明的内容是，采用角度式尺臂结构，且在两尺臂的角分线上设置一具有直径刻度值的动尺，它可沿角分线方向往返滑动。两切点(与待测物的)及动尺之顶点，即这三个点仅仅靠至待测圆柱体，测量该两尺臂夹角分角线上自角顶点到待测圆柱形物件表面距离来实现直径测量的方法。
下面结合附图来进一步说明本发明的内容，即设计方案及测量方法其原理如图1所式。圆O为待测物件，R为待测物件的半径，∠BAC为一个确定的角度，其两边与圆O相切，AO为∠BAC的平分线，α＝ 1/2 ∠BAC。AH为角顶点到待测物件表面的距离，AH＝AO-R。在直角三角形ABO中，Sinα＝ (R)/(AO) ，代入前式整理得R＝ 1/(1/Sinα-1) ×AH。直径D＝2R＝ 2/(1/Sinα-1) ×AH。令K＝ 2/(1/Sinα-1) ，则D＝K×AH。K称为换算系数，其值取决于∠BAC的角度。例如∠BAC为60°时，α＝ 1/2 ×60°＝30°，换算系数K＝ 2/(1/Sin30°-1) ＝ 2/(2-1) ＝2，直径D＝2×AH。因此，AH值一但确定，就可得知被测圆柱体物件的直径D了。
本发明的结构见图2，是由尺臂、尺身、动尺、数显表和手柄构成。尺臂(2-1)固定在尺身(2-2)上，其材料可以是铝合金、硬质塑料等。尺臂有两个，呈为一定夹角，夹角角度可取90°、83.6°、60°等。这三个角度值各有特殊性90°角值是一个标准的直角值;83.6°角其换算系数K值为4;60°角其换算系数K值为2。
动尺(2-3)位于两尺臂夹角分角线上的滑槽内，可以沿着分角线的方向来回滑动。动尺上刻有按换算系数K计算出的直径值。如采用60°夹角，其换算系数K为2，那么，动尺上的刻度值为乘以2的数值。
数显表(2-4)固定在尺身上，除有数显功能外，还有数据输出口，便于与计算机联机。数显表与动尺呈紧密的滑动配合，装有线性位移传感器，将动尺的线性位移变化量转换为电参量，通过模数转换电路实现测量值的数字显示和产生二进制数据码给输出口。当选用容栅式传感器和液晶数显时，数字表的体积小，省电，安装一粒1.5V氧化银钮扣电池可连续使用6000小时。
手柄(2-5)固定在尺身背面上，起到携带方便和测量操作方便的作用。
本发明的测径靠尺可以不安装数显表，直接在动尺上读取直径刻画值。也可以安装数显表，实现数显和计算机联机。
实际测量操作时，首先将两尺臂紧靠在圆柱体物件上，并使其垂直于物件纵轴，再推动动尺，使动尺顶端也靠在物件壁上。此时两臂和动尺与被测圆柱体物件的接触点已形成了三点靠至。所以，动尺上的读数或数显表的数显值即为待测直径值。其输出口联接计算机，可以完成数据存储和统计计算工作。该数显表含有线性位移传感器。
本发明优点是，尺臂长度只需大于圆柱体物件的半径，缩短了尺子体积，减轻了尺体重量。在测量地下管道直径时，使用卡尺要暴露出管道的 3/4 才能施测，而使用本发明则只需暴露出近 1/2 即可。在测量树径时，遇到椭圆形树干，使用轮尺要分别测定长、短径。而使用本发明的90°夹角测径靠尺，只需将两尺臂分别靠在长、短径上，即获得了满足精度要求的直径值。此外，本发明的测径方法，大大缩短了线性位置传感器的长度，从而降低了仪器的造价，为普及数据存储和统计计算的自动化提供了必要前提。
本发明的优点及效果是结构简单，体积小，重量轻，便于野外使用。当测量较大圆柱体物件时，如水泥管子、大树干及大型管道的直径等，更显示出操作简单、方便、测量迅速和大大降低野外劳动强度的特点。
实施例1.用于测量树径的夹角90°的刻度式测径靠尺。
靠尺的尺身、尺臂、动尺选用合金铝材制成。在尺身上焊接35cm长的尺臂两个，两臂成90°夹角。在夹角分角线上固定一动尺滑槽，动尺可在滑槽内沿分角线方向来回滑动。动尺上的刻度值按下述方法刻画用公式K＝ 2/(1/Sinα-1) 计算系数K，式中α为90°的一半，即K＝ 2/(1/Sin45°-1) ＝4.828再用刻线机在动尺上刻画按K＝4.828换算来的实际直径值0～75cm，最小刻度为2cm。
2.夹角83.6°的数显式测径靠尺。
尺身、尺臂结构同上，两臂夹角为83.6°。传感器选用容栅式线性位移传感器。带有滑槽的数显表固定在夹角分角线上，其上装有定栅、液晶显示器和二进制数据码输出口。动尺可在滑槽内沿分角线方向滑动，其上装有动栅。83.6°夹角的换算系数K＝4，换算过程由集成电路完成，液晶显示器直接显示实测直径值。数显表采用一粒1.5V氧化银钮扣电池供电，可连续使用6000小时。
3.用于森林调查的测径靠尺系统如图3所示，该系统由数显式测径靠尺(3-1)、微机接口(3-2)和PC-1500袖珍计算机(3-3)构成。测量时将测径靠尺的1、2、3三个点紧靠在树干(3-4)上，即可测得其树干的直径。此时，输入树种代号，二进制数据经接口输入计算机，完成数据存储、汇总、统计。节省了已往测量中需要的数据记录人员，减轻劳动强度，实现了测树工作的自动化。


图1原理2测径靠尺结构图2-1尺臂2－2尺身2－3动尺 2－4数显表2－5手柄图3测径靠尺系统图3－1测径靠尺3－2接口3－3计算机3－4待测物1、2、3为三个点(即与待测圆形物的接触点)
权利要求
1.一种包括尺臂、尺身、动尺、数显表和手柄的测径靠尺，其特征在于是由角度式尺臂，可滑动的动尺，含有线性位移传感器和数字显示的数显表及微机所组成。
2.按照权利要求1所述的测径靠尺，其特征是在于角度式尺臂其两臂间呈一定夹角，动尺上具有直径刻度值，且位于两尺臂夹角的分角线上可往返滑动。
3.按照权利要求1所述的测径靠尺，其特征是数显表有传感器、数显和输出口。
4.一种测径靠尺的测量方法，其特征在于采用了角度式尺臂，其左右两臂与待测圆形物的两切点及动尺顶点，该三个点紧靠待测圆形物，可直接在动尺上读得或在数显表、计算机上显示出待测直径数值的测径方法。
全文摘要
本发明测径靠尺属于测量技术领域，是一种新式测量工具。它由角度式尺臂、尺身、动尺、数显表和手柄构成。是通过三点紧靠至圆形待测物实现直径的测定。即用靠尺的两尺臂紧靠被测圆柱形物，动尺顶端也与被测物接触，则在动尺上或数显表直接读取圆形物直径值。对于测量树干，管件等显示出其测量简单、迅速、操作方便的优点。若与计算机联机，可自动进行数据存储和统计，实现测径自动化。本发明体积小，重量轻，便于野外测量。
文档编号G01B21/10GK1068885SQ9210582
公开日1993年2月10日 申请日期1992年7月24日 优先权日1992年7月24日
发明者赵绥堂, 赵彤堂, 董晓刚, 郭霄峰 申请人:吉林省林业科学研究院, 北京大学, 北京峰光科技开发公司