張祿

編者按：學(xué)習(xí)知識→將知識內(nèi)化為技能→通過實(shí)踐操作深化對知識的理解→實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，如大多數(shù)教育者和學(xué)習(xí)者都可將這一過程無限循環(huán)下去，那么文化遷移之后必將會引領(lǐng)中國制造業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

目前，激光測距儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、軍事、建筑、機(jī)器人等多個領(lǐng)域，具有重量輕、體積小、操作簡單、快速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。但由于自身工作原理或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也導(dǎo)致了激光測距儀有著明顯的不足，如設(shè)計復(fù)雜，成本昂貴，易產(chǎn)生誤差等。針對激光測距儀的諸多不足，溫州中學(xué)鄭一粟同學(xué)對其進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計出了激光測距測高儀。

● 創(chuàng)新點(diǎn)

相比傳統(tǒng)的激光測距儀，激光測距測高儀還是有著比較明顯的優(yōu)勢與創(chuàng)新之處的：①設(shè)計簡單、配件少、簡單易做、成本低廉，每件約為200元；②該裝置內(nèi)設(shè)三個激光燈，同時發(fā)射，一次操作即可得到多個結(jié)果；④該裝置的設(shè)計特點(diǎn)使其容易避開水、玻璃等影響激光傳播的介質(zhì)，以減少誤差；④測量的是兩點(diǎn)之間的夾角，只要能看到被測量物的首尾兩個端點(diǎn)即可操作，不受測量物表面狀況的影響。

● 方案設(shè)計與實(shí)施

1.設(shè)計思想

激光測距測高儀并沒有利用激光往返的時間來測量長度，而是測量激光束形成的角度，利用激光燈所旋轉(zhuǎn)過的角度計算高度和水平距離，適用于大型建筑物的室內(nèi)空間測量。

2.測量原理

如圖1所示，儀器上定點(diǎn)安裝一個Arduino單片機(jī)和三個激光投射燈（分別置于激光點(diǎn)一、激光點(diǎn)二和激光點(diǎn)三）。工作時，激光點(diǎn)一和激光點(diǎn)二的激光同時射向被測物體的一端，激光點(diǎn)三的激光則射向被測物體的另一端。三個激光燈之間的距離為已知，分別為a、b，激光燈所轉(zhuǎn)過的角度值可由角度傳感器直接得出，分別為1、2、3。然后運(yùn)用數(shù)學(xué)原理即可得出h（被測物體的高度）與x（測距儀與被測物體的水平距離）的數(shù)值。用到計算公式如下：

（1） （2）

3.具體實(shí)施

激光測距測高儀主要由Arduino單片機(jī)、角度傳感器、液晶顯示器、氣泡水平儀、激光燈等幾部分組成，將這些部分按照圖1的結(jié)構(gòu)封裝在一個盒子中即可，其模型如圖2所示。在測量時，使用者只需將三個激光投射燈分別對準(zhǔn)被測物體的兩端，然后按下測量按鈕，便可從液晶顯示器中直接讀出被測物體的高度以及儀器到被測物體的距離。激光測距測高儀的程序則是使用類似于Java、C語言的Arduino IDE環(huán)境進(jìn)行編寫的。

● 發(fā)展前景

該激光測距測高儀費(fèi)用低、精度高，適用于家庭裝修、建筑施工、房產(chǎn)測繪等各行各業(yè)，其數(shù)學(xué)原理還可用于中小學(xué)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)。endprint

編者按：學(xué)習(xí)知識→將知識內(nèi)化為技能→通過實(shí)踐操作深化對知識的理解→實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，如大多數(shù)教育者和學(xué)習(xí)者都可將這一過程無限循環(huán)下去，那么文化遷移之后必將會引領(lǐng)中國制造業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

目前，激光測距儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、軍事、建筑、機(jī)器人等多個領(lǐng)域，具有重量輕、體積小、操作簡單、快速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。但由于自身工作原理或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也導(dǎo)致了激光測距儀有著明顯的不足，如設(shè)計復(fù)雜，成本昂貴，易產(chǎn)生誤差等。針對激光測距儀的諸多不足，溫州中學(xué)鄭一粟同學(xué)對其進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計出了激光測距測高儀。

● 創(chuàng)新點(diǎn)

相比傳統(tǒng)的激光測距儀，激光測距測高儀還是有著比較明顯的優(yōu)勢與創(chuàng)新之處的：①設(shè)計簡單、配件少、簡單易做、成本低廉，每件約為200元；②該裝置內(nèi)設(shè)三個激光燈，同時發(fā)射，一次操作即可得到多個結(jié)果；④該裝置的設(shè)計特點(diǎn)使其容易避開水、玻璃等影響激光傳播的介質(zhì)，以減少誤差；④測量的是兩點(diǎn)之間的夾角，只要能看到被測量物的首尾兩個端點(diǎn)即可操作，不受測量物表面狀況的影響。

● 方案設(shè)計與實(shí)施

1.設(shè)計思想

激光測距測高儀并沒有利用激光往返的時間來測量長度，而是測量激光束形成的角度，利用激光燈所旋轉(zhuǎn)過的角度計算高度和水平距離，適用于大型建筑物的室內(nèi)空間測量。

2.測量原理

如圖1所示，儀器上定點(diǎn)安裝一個Arduino單片機(jī)和三個激光投射燈（分別置于激光點(diǎn)一、激光點(diǎn)二和激光點(diǎn)三）。工作時，激光點(diǎn)一和激光點(diǎn)二的激光同時射向被測物體的一端，激光點(diǎn)三的激光則射向被測物體的另一端。三個激光燈之間的距離為已知，分別為a、b，激光燈所轉(zhuǎn)過的角度值可由角度傳感器直接得出，分別為1、2、3。然后運(yùn)用數(shù)學(xué)原理即可得出h（被測物體的高度）與x（測距儀與被測物體的水平距離）的數(shù)值。用到計算公式如下：

（1） （2）

3.具體實(shí)施

激光測距測高儀主要由Arduino單片機(jī)、角度傳感器、液晶顯示器、氣泡水平儀、激光燈等幾部分組成，將這些部分按照圖1的結(jié)構(gòu)封裝在一個盒子中即可，其模型如圖2所示。在測量時，使用者只需將三個激光投射燈分別對準(zhǔn)被測物體的兩端，然后按下測量按鈕，便可從液晶顯示器中直接讀出被測物體的高度以及儀器到被測物體的距離。激光測距測高儀的程序則是使用類似于Java、C語言的Arduino IDE環(huán)境進(jìn)行編寫的。

● 發(fā)展前景

該激光測距測高儀費(fèi)用低、精度高，適用于家庭裝修、建筑施工、房產(chǎn)測繪等各行各業(yè)，其數(shù)學(xué)原理還可用于中小學(xué)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)。endprint

編者按：學(xué)習(xí)知識→將知識內(nèi)化為技能→通過實(shí)踐操作深化對知識的理解→實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，如大多數(shù)教育者和學(xué)習(xí)者都可將這一過程無限循環(huán)下去，那么文化遷移之后必將會引領(lǐng)中國制造業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

目前，激光測距儀廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、氣象、軍事、建筑、機(jī)器人等多個領(lǐng)域，具有重量輕、體積小、操作簡單、快速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)。但由于自身工作原理或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，也導(dǎo)致了激光測距儀有著明顯的不足，如設(shè)計復(fù)雜，成本昂貴，易產(chǎn)生誤差等。針對激光測距儀的諸多不足，溫州中學(xué)鄭一粟同學(xué)對其進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計出了激光測距測高儀。

● 創(chuàng)新點(diǎn)

相比傳統(tǒng)的激光測距儀，激光測距測高儀還是有著比較明顯的優(yōu)勢與創(chuàng)新之處的：①設(shè)計簡單、配件少、簡單易做、成本低廉，每件約為200元；②該裝置內(nèi)設(shè)三個激光燈，同時發(fā)射，一次操作即可得到多個結(jié)果；④該裝置的設(shè)計特點(diǎn)使其容易避開水、玻璃等影響激光傳播的介質(zhì)，以減少誤差；④測量的是兩點(diǎn)之間的夾角，只要能看到被測量物的首尾兩個端點(diǎn)即可操作，不受測量物表面狀況的影響。

● 方案設(shè)計與實(shí)施

1.設(shè)計思想

激光測距測高儀并沒有利用激光往返的時間來測量長度，而是測量激光束形成的角度，利用激光燈所旋轉(zhuǎn)過的角度計算高度和水平距離，適用于大型建筑物的室內(nèi)空間測量。

2.測量原理

如圖1所示，儀器上定點(diǎn)安裝一個Arduino單片機(jī)和三個激光投射燈（分別置于激光點(diǎn)一、激光點(diǎn)二和激光點(diǎn)三）。工作時，激光點(diǎn)一和激光點(diǎn)二的激光同時射向被測物體的一端，激光點(diǎn)三的激光則射向被測物體的另一端。三個激光燈之間的距離為已知，分別為a、b，激光燈所轉(zhuǎn)過的角度值可由角度傳感器直接得出，分別為1、2、3。然后運(yùn)用數(shù)學(xué)原理即可得出h（被測物體的高度）與x（測距儀與被測物體的水平距離）的數(shù)值。用到計算公式如下：

（1） （2）

3.具體實(shí)施

激光測距測高儀主要由Arduino單片機(jī)、角度傳感器、液晶顯示器、氣泡水平儀、激光燈等幾部分組成，將這些部分按照圖1的結(jié)構(gòu)封裝在一個盒子中即可，其模型如圖2所示。在測量時，使用者只需將三個激光投射燈分別對準(zhǔn)被測物體的兩端，然后按下測量按鈕，便可從液晶顯示器中直接讀出被測物體的高度以及儀器到被測物體的距離。激光測距測高儀的程序則是使用類似于Java、C語言的Arduino IDE環(huán)境進(jìn)行編寫的。

● 發(fā)展前景

該激光測距測高儀費(fèi)用低、精度高，適用于家庭裝修、建筑施工、房產(chǎn)測繪等各行各業(yè)，其數(shù)學(xué)原理還可用于中小學(xué)的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)。endprint