一種可讀型緯度測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及地球表面的瑋度的測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可讀型瑋度測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，地球表面任意一點(diǎn)的瑋度就是該點(diǎn)與地球球心的連線同赤道平面形成的夾角度數(shù)。赤道的瑋度為0°，南極和北極的瑋度都為90°。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，常用的測量地球表面的瑋度的方法是標(biāo)桿日影法。標(biāo)桿日影法的原理為:在測量日的“正午”時，將一標(biāo)桿垂直于地面豎立，標(biāo)桿背向太陽的一面形成標(biāo)桿的影子，標(biāo)桿和標(biāo)桿的影子構(gòu)成一個三角形，該三角形的頂角的度數(shù)即為測量地點(diǎn)的瑋度。
[0004]如圖1所示，采用標(biāo)桿日影法，在測量地點(diǎn)P點(diǎn)垂直于地面豎起標(biāo)桿PQ，過P點(diǎn)的地平線為L0，標(biāo)桿QP的延長線必經(jīng)過球心0，當(dāng)平行于赤道EF的太陽光照射標(biāo)桿PQ時，在地面上形成標(biāo)桿的影子PT，由于太陽光QT平行于赤道EF，所以Z TQP=ZPOF,由此可知，在三角形TQP中，頂角Z TQP的度數(shù)即為測量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度。若測量地點(diǎn)P點(diǎn)位于赤道EF上，測量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度為O ° ;若測量地點(diǎn)P點(diǎn)位于北極點(diǎn)N點(diǎn)，測量地點(diǎn)P點(diǎn)的瑋度為 90。ο
[0005]標(biāo)桿日影法能夠測量地球表面的任意一點(diǎn)的瑋度。但是，標(biāo)桿日影法在應(yīng)用中存在如下缺點(diǎn):
[0006]1.標(biāo)桿日影法要求太陽光與赤道平行，但是一年中只有春分日和秋分日太陽光與赤道平行，因此，采用標(biāo)桿日影法在除春分日和秋分日之外的每一天測量得到的瑋度值都與測量地點(diǎn)的實(shí)際瑋度值之間存在偏差。
[0007]2.標(biāo)桿日影法受季節(jié)的影響較大，即在不同季節(jié)在同一測量地點(diǎn)測量得到的瑋度值之間存在偏差。這是由一年內(nèi)太陽直射地點(diǎn)不斷在地球的南回歸線與北回歸線之間移動導(dǎo)致的。
[0008]非常需要一種新的可讀型瑋度測量儀。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種可讀型瑋度測量儀。
[0010]本實(shí)用新型提供的可讀型瑋度測量儀包括讀數(shù)面板、標(biāo)桿、底座、量角器、第一橫桿和第一重錘；
[0011]讀數(shù)面板的底面的一端與底座的一端鉸鏈連接，使得讀數(shù)面板能夠以讀數(shù)面板與底座的連接處為中心轉(zhuǎn)動；
[0012]標(biāo)桿的底端固定設(shè)置于讀數(shù)面板的上端面，標(biāo)桿位于讀數(shù)面板的與底座連接的一端，且標(biāo)桿垂直于讀數(shù)面板的上端面；
[0013]第一橫桿設(shè)置于標(biāo)桿的頂部，且第一橫桿與標(biāo)桿相互垂直；
[0014]量角器固定設(shè)置于標(biāo)桿的中間位置，且標(biāo)桿位于量角器的中心位置；
[0015]第一重錘通過繩子懸掛于量角器的中心位置，且第一重錘能夠在重力作用下自由下垂；
[0016]底座上設(shè)有用于支撐讀數(shù)面板的第一支桿，且第一支桿呈倒置的V字形；第一支桿的頂端與讀數(shù)面板的底面鉸鏈連接，第一支桿的開口端朝向第二橫桿，且第一支桿與第二橫桿構(gòu)成一個三角形；
[0017]底座上設(shè)有多組卡扣；第二橫桿的兩端固定于任意一組卡扣內(nèi)；
[0018]底座的底部設(shè)有用于支撐底座的第二支桿，第二支桿與底座的底部鉸鏈連接，且第二支桿與標(biāo)桿位于底座的同一端；
[0019]讀數(shù)面板的上端面設(shè)有等瑋度線和基準(zhǔn)線。
[0020]優(yōu)選地，所述可讀型瑋度測量儀還包括通過繩子分別懸掛于第一橫桿兩端的第二重錘和第三重錘，且第二重錘和第三重錘能夠在重力作用下自由下垂。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述讀數(shù)面板呈長方形。
[0022]優(yōu)選地，所述底座呈長方形。
[0023]優(yōu)選地，所述第二支桿的長度可調(diào)。
[0024]優(yōu)選地，所述第一支桿的長度可調(diào)。
[0025]優(yōu)選地，所述底座的底部設(shè)有三個用于調(diào)節(jié)水平的支腳。
[0026]優(yōu)選地，所述等瑋度線為以所述標(biāo)桿與所述讀數(shù)面板的交點(diǎn)為圓心的一組同心圓。
[0027]優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)線為沿著所述讀數(shù)面板的長邊方向且通過所述標(biāo)桿與所述讀數(shù)面板的交點(diǎn)的一條直線。
[0028]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)桿日影法相比，所述可讀型瑋度測量儀能夠測量地球表面待測地點(diǎn)的瑋度，并且能夠提高地球表面瑋度的測量精度。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的標(biāo)桿日影法的示意圖；
[0031]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的使用狀態(tài)圖之一；
[0033]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的使用狀態(tài)圖之二 ；
[0034]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的底座的局部放大圖；
[0035]圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的標(biāo)桿的局部放大圖；
[0036]圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀的讀數(shù)面板的上端面的等瑋度線和基準(zhǔn)線的示意圖；
[0037]圖8為等瑋度線的半徑與標(biāo)桿的高度的幾何關(guān)系示意圖；
[0038]圖9為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的瑋度測量方法的原理的示意圖之一；
[0039]圖10為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的瑋度測量方法的原理的示意圖之二 ；
[0040]圖11為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的瑋度測量方法的原理的示意圖之三。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的內(nèi)容作進(jìn)一步的描述。
[0042]如圖2所示，本實(shí)施例提供的可讀型瑋度測量儀包括讀數(shù)面板1、標(biāo)桿2、底座3、量角器4、第一橫桿5和第一重錘6。
[0043]如圖2和圖3所示，讀數(shù)面板I呈例如長方形，讀數(shù)面板I的底面的一端與底座3的一端鉸鏈連接，例如讀數(shù)面板I的底面的一端與底座3的一端通過合頁鉸接，使得讀數(shù)面板I能夠以讀數(shù)面板I與底座3的連接處為中心轉(zhuǎn)動。
[0044]如圖2、圖3、圖4和圖6所示，標(biāo)桿2的底端固定設(shè)置于讀數(shù)面板I的上端面，標(biāo)桿2位于讀數(shù)面板I的與底座3連接的一端，且標(biāo)桿2垂直于讀數(shù)面板I的上端面。第一橫桿5設(shè)置于標(biāo)桿2的頂部，且第一橫桿5與標(biāo)桿2相互垂直。量角器4固定設(shè)置于標(biāo)桿2的中間位置，且標(biāo)桿2位于量角器4的中心位置。第一重錘6通過繩子懸掛于量角器4的中心位置，且第一重錘6能夠在重力作用下自由下垂。
[0045]在本實(shí)施例的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述可讀型瑋度測量儀還包括第二重錘7第三重錘8。第二重錘7和第三重錘8通過繩子分別懸掛于第一橫桿5的兩端，且第二重錘7和第三重錘8能夠在重力作用下自由下垂。第二重錘7和第三重錘8用于判斷標(biāo)桿2是否垂直于讀數(shù)面板I的上端面。當(dāng)?shù)诙劐N7和第三重錘8在重力作用下自由下垂時，如果用于懸掛第二重錘7和第三重錘8的繩子均與標(biāo)桿2位于一條直線上，則標(biāo)桿2垂直于讀數(shù)面板I的上端面；否則，標(biāo)桿2與讀數(shù)面板I的上端面不垂直。
[0046]如圖3、圖4和圖5所示，底座3呈例如長方形。底座3上設(shè)有用于支撐讀數(shù)面板I的第一支桿9，第一支桿9呈倒置的V字形。第一支桿9的頂端與讀數(shù)面板I的底面鉸鏈連接，第一支桿9的底端即開口端朝向第二橫桿10，且第一支桿9與第二橫桿10構(gòu)成一個三角形。底座3上設(shè)有多組卡扣11。第二橫桿10的兩端固定于任意一組卡扣11內(nèi)。使用時，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要手動調(diào)節(jié)第二橫桿10的位置。底座3的底部設(shè)有用于支撐底座3的第二支桿12，第二支桿12與底座3的底部鉸鏈連接，且第二支桿12與標(biāo)桿2位于底座3的同一端。
[0047]優(yōu)選地，底座3和讀數(shù)面板I的材質(zhì)均為木頭。優(yōu)選地，第一支桿9的長度可調(diào)。優(yōu)選地，第二支桿12的長度可調(diào)。優(yōu)選地，底座3的底部設(shè)有至少三個用于調(diào)節(jié)水平的支腳(圖中未示出)，通過調(diào)節(jié)支腳即可使底座3和讀數(shù)面板I水平。
[0048]如圖7所示，讀數(shù)面板I的上端面設(shè)有等瑋度線和基準(zhǔn)線，該等瑋度線為以標(biāo)桿2與讀數(shù)面板I的交點(diǎn)為圓心的一組同心圓，該基準(zhǔn)線為沿著讀數(shù)面板I的長邊方向且通過標(biāo)桿2與讀數(shù)面板I的交點(diǎn)的一條直線。在圖7中，標(biāo)桿2與讀數(shù)面板I的交點(diǎn)為O點(diǎn)，直線OD為基準(zhǔn)線，任意相鄰的兩條等瑋度線之間的瑋度之差例如為1°。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易理解，應(yīng)用中，可以根據(jù)需要設(shè)置任意相鄰的兩條等瑋度線之間的瑋度之差，并且任意相鄰的兩條等瑋度線之間的瑋度之差越小，所述可讀型瑋度測量儀的測量精度越高。
[0049]如圖8所示，在基準(zhǔn)線上取任意一點(diǎn)A，并且連結(jié)點(diǎn)A與標(biāo)桿2的頂點(diǎn)B，得到直角三角形0ΑΒ，直角三角形OAB的邊長OA的長度等于經(jīng)過點(diǎn)A的等瑋度線的半徑R，其邊長OB的長度等于標(biāo)桿2的高度H，則有
[0050]R = H*tan Z OBA公式(I)。
[0051]在本實(shí)施例中，標(biāo)桿2的高度H例如為300mm，Z OBA在0-70°之間以0.1°為步長取值，即Z OBA的度數(shù)依次為0.1°、0.2°、0.3°、0.4°、0.5°……。然后根據(jù)上述公式(I)計(jì)算得到與Z OBA的每一個度數(shù)對應(yīng)的半徑R。最后以O(shè)點(diǎn)為圓心，以R為半徑畫出一組同心圓，即可得到如圖7所示的等瑋度線。在本實(shí)施例中，所述可讀型瑋度測量儀的測量精度為0.1°。
[0052]下面分不同情況介紹本實(shí)施例提供的瑋度測量方法，該瑋度測量方法采用上述可讀型瑋度測量儀。選擇測量地點(diǎn)的晴天，在接近中午時，將所述可讀型瑋度測量儀放置于測量地點(diǎn)的地平面上，使標(biāo)桿對準(zhǔn)太陽的方向，并且通過調(diào)節(jié)使底座3和讀數(shù)面板I均位于測量地點(diǎn)的水平面內(nèi)。
[0053](a)情況一:
[0054]如圖9所示，當(dāng)太陽直射點(diǎn)Z位于南半球、測量地點(diǎn)P位于北半球且標(biāo)桿的影子未超出讀數(shù)面板的讀數(shù)范圍時，太陽直射點(diǎn)Z的瑋度為Θ 1，測量地點(diǎn)P的瑋度為Θ 2 ;先將上述可讀型瑋度測量儀的底座置于地平線LO上，且標(biāo)桿的底端置于測量地點(diǎn)P ;然后將讀數(shù)面板以測量地點(diǎn)P為中心沿順時針方向轉(zhuǎn)動第一預(yù)設(shè)角，與之同時標(biāo)桿PQl也相應(yīng)地以測量地點(diǎn)P為中心沿順時針方向轉(zhuǎn)動第一預(yù)設(shè)角，即標(biāo)桿的頂端由點(diǎn)Ql轉(zhuǎn)動至點(diǎn)Q2，且第一預(yù)設(shè)角等于太陽直射點(diǎn)Z的瑋度0 1，故幺01?02= 0 1jpZMPQ2= Θ 1，標(biāo)桿PQl的延長線經(jīng)過地心O點(diǎn)。
[0055]如圖5和圖6所示，將讀數(shù)面板以測量地點(diǎn)P為中心沿順時針方向轉(zhuǎn)動第一預(yù)設(shè)角的方法如下:通過將第二橫桿10的兩端固定于不同的卡扣11內(nèi)和/或調(diào)節(jié)第一支桿9的長度，使得懸掛第一重錘6的繩子與標(biāo)桿2之間的夾角為Θ I。
[0056]因?yàn)閆 POZ與Z PMT2為同一組平行線的內(nèi)錯角；
[0057]所以Z POZ = Z PMT2 ；
[0058]又因?yàn)橛蓤D9可得Z POZ = Θ 1+Θ 2 ;
[0059]所以ZPMT2 = Θ 1+ Θ 2公式⑵；
[0060]因?yàn)閆 PMT2為三角形PMQ2的外角；
[0061 ]所以 Z PMT2 = Z MPQ2+ Z MQ2P ；
[0062]又因?yàn)閆MPQ2= Θ I ；
[0063]所以ZPMT2 = Θ 1+ Z MQ2P公式(3)；
[0064]由公式⑵和公式⑶可得Z MQ2P = Θ 2 ；
[0065]又因?yàn)閆 MQ2P為在讀數(shù)面板上得到的角度讀數(shù)；
[0066]所以，當(dāng)太陽直射點(diǎn)Z位于