本發(fā)明涉及一種測量速度的領(lǐng)域，尤其涉及一種光速的測量方法與裝置。

背景技術(shù)：

從17世紀(jì)伽利略第一次嘗試測量光速以來,各個時期人們都采用最先進(jìn)的技術(shù)來測量光速。現(xiàn)在,光在一定時間中走過的距離已經(jīng)成為一切長度測量的單位標(biāo)準(zhǔn),即“米的長度等于真空中光在1/299792458秒的時間間隔中所傳播的距離?！惫馑僖惨阎苯佑糜诰嚯x測量,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防事業(yè)上大顯身手,光的速度又與天文學(xué)密切相關(guān),光速還是物理學(xué)中一個重要的基本常數(shù),許多其它常數(shù)都與它相關(guān),例如光譜學(xué)中的里德堡常數(shù),電子學(xué)中真空磁導(dǎo)率與真空電導(dǎo)率之間的關(guān)系,普朗克黑體輻公式中的第一輻射常數(shù),第二輻常數(shù),質(zhì)子、中子、電子、μ子等基本粒子的質(zhì)量等常數(shù)都與光速C相關(guān)。正因為如此，巨大的魅力把科學(xué)工作者牢牢地吸引到這個課題上來，幾十年如一日，兢兢業(yè)業(yè)地埋頭于提高光速測量精度的事業(yè)。

1970年美國國家標(biāo)準(zhǔn)局和美國國立物理實驗室應(yīng)用當(dāng)時最先運用激光測定光速，原理是同時測定激光的波長和頻率來確定光速(c＝νλ).由于激光的頻率和波長的測量精確度已大大提高,所以用激光測速法的測量精度可達(dá)10-9,46年前美國國家標(biāo)準(zhǔn)局和美國國立物理實驗室應(yīng)用當(dāng)時最先運用激光測定光速，激光測速法的測量精度為10-9，這在那個時代是最高的標(biāo)準(zhǔn)?？墒墙裉煸O(shè)備的測量精度可以達(dá)到10-12，比1970年提升了整整1000倍。我們可以在地球上和實驗里測量光速，可以在更短的距離測量光速，不僅可以測量激光的速度，還可以測量其他光源的光速，提供精度更高的光速數(shù)值。

目前，南京大學(xué)發(fā)明了光拍法光速測量方法，并且依據(jù)該方法制造出了LM2000C型光速測量儀，該儀器穩(wěn)定，測量精度高，但所用精密零部件多，造價高，不易普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明采用激光發(fā)生器、光感器、計時器和控制器的結(jié)合設(shè)置，解決了目前的光速測量不普及、造價高的問題。

本發(fā)明具體采用如下方案：

一種光速的測量方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)預(yù)設(shè)距離值放置激光發(fā)射器和光感器，將所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

S2、利用激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束，并將所述測量光束發(fā)送至光感器；

S3、利用光感器接收測量光束的光信號；

S4、根據(jù)激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束的同時，同步開啟計時器，當(dāng)所述測量光速發(fā)射到光感器的激光發(fā)射端時，計時器停止計時，并得到光速的傳播時間；

S5、將激光發(fā)射器與光感器之間的預(yù)設(shè)距離值，以及得到的光速傳播時間分別代入光速計算模塊進(jìn)行計算，并得到單位時間內(nèi)光的傳播速度。

進(jìn)一步地，所述光速計算模塊中設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計算模型：

V＝S/(T’-T)

式中：V為光速,S為距離，T為時間。

一種光速的測量裝置，包括設(shè)置于滑軌上的激光發(fā)生器和光感器，且所述滑軌為直線型軌道，所述激光發(fā)生器和光感器分別設(shè)置于所述滑軌的兩端，且所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

還包括：計時器，所述計時器安裝于所述滑軌的一側(cè)，用于記錄計算激光發(fā)射器發(fā)射激光與光感器接收激光的時間差，

控制器，用于集中控制所述激光發(fā)生器、光感器和計時器的工作狀態(tài)，控制所述激光發(fā)生器和計時器同時啟動；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲所述控制器內(nèi)接收的數(shù)據(jù)信息；

其中，所述激光發(fā)生器、光感器、計時器和數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所屬控制器電連接。

進(jìn)一步地，還包括液晶顯示屏，所述液晶顯示屏用于顯示所述計時器記錄的時間差數(shù)值，且安裝于所述計時器一側(cè)。

進(jìn)一步地，還包括通信模塊，所述通信模塊用于連接所述控制器與遠(yuǎn)程終端，將所述數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程終端中。

進(jìn)一步地，所述滑軌上設(shè)置有標(biāo)尺。

進(jìn)一步地，所述計時器上安裝有LED燈，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行發(fā)光提示，且所述LED燈電連接所述控制器。

進(jìn)一步地，所述計時器上安裝有蜂鳴器，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行蜂鳴提示，且所述蜂鳴器電連接所述控制器。

進(jìn)一步地，還包括電源模塊，所述電源模塊電連接所述控制器，用于提供電能。

本發(fā)明的有益效果為：

1.本發(fā)明采用激光發(fā)生器、光感器、計時器和控制器的結(jié)合設(shè)置，解決了目前的光速測量不普及、造價高的問題；具體地說，通過控制器控制激光發(fā)生器和計時器同時啟動，從而使激光發(fā)生器在發(fā)出激光的同時，計時器能同時進(jìn)行計時工作，保證數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性；通過光感器實時感應(yīng)到激光發(fā)生器所發(fā)出的激光，當(dāng)光感器感應(yīng)到激光時將接收信號發(fā)送至控制器，同時控制器控制計時器進(jìn)行一次的計時結(jié)束操作，并將一次的計時數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，通過控制器將計時器計時的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行存儲。

2.本發(fā)明采用液晶顯示屏的設(shè)置，有益于通過控制器將計時器每次計時的數(shù)據(jù)發(fā)送至液晶顯示屏中，通過液晶顯示屏將計時數(shù)據(jù)顯示出來，以便操作人員更加直觀、快速的獲知每次計時的時間值。

3.本發(fā)明采用通信模塊的設(shè)置，有益于通過通信模塊實現(xiàn)光速測量裝置的遠(yuǎn)程操控，將電器元件的數(shù)據(jù)信息通過控制器發(fā)送至遠(yuǎn)程終端，以便后期統(tǒng)一查看，或在遠(yuǎn)處進(jìn)行監(jiān)控。

4.本發(fā)明采用標(biāo)尺的設(shè)置，有益于輔助操作人員通過標(biāo)尺上的數(shù)據(jù)調(diào)整激光發(fā)生器和額光感器之間的距離，即保證了操作的準(zhǔn)確性，有保證了計算的精確度。

5.本發(fā)明采用LED燈的設(shè)置，有益于通過控制器在計時器啟停時，同時控制LED燈的發(fā)光，直觀地提醒操作人員計時器的工作狀態(tài)是否正常。

6.本發(fā)明采用蜂鳴器的設(shè)置，有益于通過控制器在計時器啟停時，同時控制蜂鳴器的發(fā)聲，直觀地提醒操作人員計時器的工作狀態(tài)是否正常。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的裝置電器連接框架圖；

圖2為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖3所示，本實施例公開了一種光速的測量方法，包括以下步驟：

S1、根據(jù)預(yù)設(shè)距離值放置激光發(fā)射器和光感器，將所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

S2、利用激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束，并將所述測量光束發(fā)送至光感器；

S3、利用光感器接收測量光束的光信號；

S4、根據(jù)激光發(fā)射器產(chǎn)生測量光束的同時，同步開啟計時器，當(dāng)所述測量光速發(fā)射到光感器的激光發(fā)射端時，計時器停止計時，并得到光速的傳播時間；

S5、將激光發(fā)射器與光感器之間的預(yù)設(shè)距離值，以及得到的光速傳播時間分別代入光速計算模塊進(jìn)行計算，并得到單位時間內(nèi)光的傳播速度。

進(jìn)一步地，所述光速計算模塊中設(shè)置有基于以下數(shù)學(xué)公式建立的數(shù)學(xué)計算模型：

V＝S/(T’-T)

式中：V為光速,S為距離，T為時間。

如圖1和圖2所示，本實施例公開了一種光速的測量裝置，包括設(shè)置于滑軌1上的激光發(fā)生器2和光感器3，且所述滑軌為直線型軌道，所述激光發(fā)生器和光感器分別設(shè)置于所述滑軌的兩端，且所述激光感應(yīng)器的激光發(fā)射端與所述光感器的激光感應(yīng)端對應(yīng)安裝；

還包括：計時器4，所述計時器安裝于所述滑軌的一側(cè)，用于記錄計算激光發(fā)射器發(fā)射激光與光感器接收激光的時間差，

控制器，用于集中控制所述激光發(fā)生器、光感器和計時器的工作狀態(tài)，控制所述激光發(fā)生器和計時器同時啟動；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲所述控制器內(nèi)接收的數(shù)據(jù)信息；

其中，所述激光發(fā)生器、光感器、計時器和數(shù)據(jù)存儲模塊分別與所屬控制器電連接。本發(fā)明采用激光發(fā)生器、光感器、計時器和控制器的結(jié)合設(shè)置，解決了目前的光速測量不普及、造價高的問題；具體地說，通過控制器控制激光發(fā)生器和計時器同時啟動，從而使激光發(fā)生器在發(fā)出激光的同時，計時器能同時進(jìn)行計時工作，保證數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性；通過光感器實時感應(yīng)到激光發(fā)生器所發(fā)出的激光，當(dāng)光感器感應(yīng)到激光時將接收信號發(fā)送至控制器，同時控制器控制計時器進(jìn)行一次的計時結(jié)束操作，并將一次的計時數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，通過控制器將計時器計時的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行存儲。

如圖1和圖2所示，還包括液晶顯示屏5，所述液晶顯示屏用于顯示所述計時器記錄的時間差數(shù)值，且安裝于所述計時器一側(cè)。本發(fā)明采用液晶顯示屏的設(shè)置，有益于通過控制器將計時器每次計時的數(shù)據(jù)發(fā)送至液晶顯示屏中，通過液晶顯示屏將計時數(shù)據(jù)顯示出來，以便操作人員更加直觀、快速的獲知每次計時的時間值。

如圖1所示，還包括通信模塊，所述通信模塊用于連接所述控制器與遠(yuǎn)程終端，將所述數(shù)據(jù)存儲模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程終端中。本發(fā)明采用通信模塊的設(shè)置，有益于通過通信模塊實現(xiàn)光速測量裝置的遠(yuǎn)程操控，將電器元件的數(shù)據(jù)信息通過控制器發(fā)送至遠(yuǎn)程終端，以便后期統(tǒng)一查看，或在遠(yuǎn)處進(jìn)行監(jiān)控。需要說明的是，本實施例中的通信模塊為無線網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、GPRS網(wǎng)絡(luò)或WIFI網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程終端為手機(jī)或電腦。

如圖2所示，所述滑軌上設(shè)置有標(biāo)尺6。本發(fā)明采用標(biāo)尺的設(shè)置，有益于輔助操作人員通過標(biāo)尺上的數(shù)據(jù)調(diào)整激光發(fā)生器和額光感器之間的距離，即保證了操作的準(zhǔn)確性，有保證了計算的精確度。

如圖1和圖2所示，所述計時器上安裝有LED燈7，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行發(fā)光提示，且所述LED燈電連接所述控制器。本發(fā)明采用LED燈的設(shè)置，有益于通過控制器在計時器啟停時，同時控制LED燈的發(fā)光，直觀地提醒操作人員計時器的工作狀態(tài)是否正常。

如圖1和圖2所示，所述計時器上安裝有蜂鳴器8，用于在計時器完成一次的計時工作時進(jìn)行蜂鳴提示，且所述蜂鳴器電連接所述控制器。本發(fā)明采用蜂鳴器的設(shè)置，有益于通過控制器在計時器啟停時，同時控制蜂鳴器的發(fā)聲，直觀地提醒操作人員計時器的工作狀態(tài)是否正常。

如圖1所示，還包括電源模塊，所述電源模塊電連接所述控制器，用于提供電能。本實施例中的電池模塊為蓄電電池，設(shè)置于所述滑軌一側(cè)。

需要說明的是，本實施例中的滑軌、計時器和液晶顯示屏分別安裝于支架9上。

本實施例中的激光發(fā)生器采用江蘇卓遠(yuǎn)激光科技有限公司的CO2射頻激光管金屬激光管射頻激光器激光發(fā)生器；計時器采用CON泰鎂克T9L-T累時器；光感器采用Q50BIQ美國邦納的測距光感器；蜂鳴器采用SOT塑封管5V電磁式蜂鳴器。

具體工作原理為：

通過控制器控制激光發(fā)生器和計時器同時啟動，從而使激光發(fā)生器在發(fā)出激光的同時，計時器能同時進(jìn)行計時工作，保證數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性；通過光感器實時感應(yīng)到激光發(fā)生器所發(fā)出的激光，當(dāng)光感器感應(yīng)到激光時將接收信號發(fā)送至控制器，同時控制器控制計時器進(jìn)行一次的計時結(jié)束操作，并將一次的計時數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，通過控制器將計時器計時的數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進(jìn)行存儲。

通過控制器在計時器啟停時，同時控制LED燈的發(fā)光和蜂鳴器的發(fā)聲，直觀地提醒操作人員計時器的工作狀態(tài)是否正常。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。