一种光速的测量方法与装置与流程

本发明涉及一种测量速度的领域，尤其涉及一种光速的测量方法与装置。

背景技术：

从17世纪伽利略第一次尝试测量光速以来,各个时期人们都采用最先进的技术来测量光速。现在,光在一定时间中走过的距离已经成为一切长度测量的单位标准,即“米的长度等于真空中光在1/299792458秒的时间间隔中所传播的距离。”光速也已直接用于距离测量,在国民经济建设和国防事业上大显身手,光的速度又与天文学密切相关,光速还是物理学中一个重要的基本常数,许多其它常数都与它相关,例如光谱学中的里德堡常数,电子学中真空磁导率与真空电导率之间的关系,普朗克黑体辐公式中的第一辐射常数,第二辐常数,质子、中子、电子、μ子等基本粒子的质量等常数都与光速C相关。正因为如此，巨大的魅力把科学工作者牢牢地吸引到这个课题上来，几十年如一日，兢兢业业地埋头于提高光速测量精度的事业。

1970年美国国家标准局和美国国立物理实验室应用当时最先运用激光测定光速，原理是同时测定激光的波长和频率来确定光速(c＝νλ).由于激光的频率和波长的测量精确度已大大提高,所以用激光测速法的测量精度可达10-9,46年前美国国家标准局和美国国立物理实验室应用当时最先运用激光测定光速，激光测速法的测量精度为10-9，这在那个时代是最高的标准。可是今天设备的测量精度可以达到10-12，比1970年提升了整整1000倍。我们可以在地球上和实验里测量光速，可以在更短的距离测量光速，不仅可以测量激光的速度，还可以测量其他光源的光速，提供精度更高的光速数值。

目前，南京大学发明了光拍法光速测量方法，并且依据该方法制造出了LM2000C型光速测量仪，该仪器稳定，测量精度高，但所用精密零部件多，造价高，不易普及。

技术实现要素：

本发明采用激光发生器、光感器、计时器和控制器的结合设置，解决了目前的光速测量不普及、造价高的问题。

本发明具体采用如下方案：

一种光速的测量方法，包括以下步骤：

S1、根据预设距离值放置激光发射器和光感器，将所述激光感应器的激光发射端与所述光感器的激光感应端对应安装；

S2、利用激光发射器产生测量光束，并将所述测量光束发送至光感器；

S3、利用光感器接收测量光束的光信号；

S4、根据激光发射器产生测量光束的同时，同步开启计时器，当所述测量光速发射到光感器的激光发射端时，计时器停止计时，并得到光速的传播时间；

S5、将激光发射器与光感器之间的预设距离值，以及得到的光速传播时间分别代入光速计算模块进行计算，并得到单位时间内光的传播速度。

进一步地，所述光速计算模块中设置有基于以下数学公式建立的数学计算模型：

V＝S/(T’-T)

式中：V为光速,S为距离，T为时间。

一种光速的测量装置，包括设置于滑轨上的激光发生器和光感器，且所述滑轨为直线型轨道，所述激光发生器和光感器分别设置于所述滑轨的两端，且所述激光感应器的激光发射端与所述光感器的激光感应端对应安装；

还包括：计时器，所述计时器安装于所述滑轨的一侧，用于记录计算激光发射器发射激光与光感器接收激光的时间差，

控制器，用于集中控制所述激光发生器、光感器和计时器的工作状态，控制所述激光发生器和计时器同时启动；

数据存储模块，用于存储所述控制器内接收的数据信息；

其中，所述激光发生器、光感器、计时器和数据存储模块分别与所属控制器电连接。

进一步地，还包括液晶显示屏，所述液晶显示屏用于显示所述计时器记录的时间差数值，且安装于所述计时器一侧。

进一步地，还包括通信模块，所述通信模块用于连接所述控制器与远程终端，将所述数据存储模块内的数据上传至远程终端中。

进一步地，所述滑轨上设置有标尺。

进一步地，所述计时器上安装有LED灯，用于在计时器完成一次的计时工作时进行发光提示，且所述LED灯电连接所述控制器。

进一步地，所述计时器上安装有蜂鸣器，用于在计时器完成一次的计时工作时进行蜂鸣提示，且所述蜂鸣器电连接所述控制器。

进一步地，还包括电源模块，所述电源模块电连接所述控制器，用于提供电能。

本发明的有益效果为：

1.本发明采用激光发生器、光感器、计时器和控制器的结合设置，解决了目前的光速测量不普及、造价高的问题；具体地说，通过控制器控制激光发生器和计时器同时启动，从而使激光发生器在发出激光的同时，计时器能同时进行计时工作，保证数据测量的准确性；通过光感器实时感应到激光发生器所发出的激光，当光感器感应到激光时将接收信号发送至控制器，同时控制器控制计时器进行一次的计时结束操作，并将一次的计时数据发送至控制器，通过控制器将计时器计时的数据发送至数据存储模块进行存储。

2.本发明采用液晶显示屏的设置，有益于通过控制器将计时器每次计时的数据发送至液晶显示屏中，通过液晶显示屏将计时数据显示出来，以便操作人员更加直观、快速的获知每次计时的时间值。

3.本发明采用通信模块的设置，有益于通过通信模块实现光速测量装置的远程操控，将电器元件的数据信息通过控制器发送至远程终端，以便后期统一查看，或在远处进行监控。

4.本发明采用标尺的设置，有益于辅助操作人员通过标尺上的数据调整激光发生器和额光感器之间的距离，即保证了操作的准确性，有保证了计算的精确度。

5.本发明采用LED灯的设置，有益于通过控制器在计时器启停时，同时控制LED灯的发光，直观地提醒操作人员计时器的工作状态是否正常。

6.本发明采用蜂鸣器的设置，有益于通过控制器在计时器启停时，同时控制蜂鸣器的发声，直观地提醒操作人员计时器的工作状态是否正常。

附图说明

图1为本发明的装置电器连接框架图；

图2为本发明的装置结构示意图；

图3为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图3所示，本实施例公开了一种光速的测量方法，包括以下步骤：

S1、根据预设距离值放置激光发射器和光感器，将所述激光感应器的激光发射端与所述光感器的激光感应端对应安装；

S2、利用激光发射器产生测量光束，并将所述测量光束发送至光感器；

S3、利用光感器接收测量光束的光信号；

S4、根据激光发射器产生测量光束的同时，同步开启计时器，当所述测量光速发射到光感器的激光发射端时，计时器停止计时，并得到光速的传播时间；

S5、将激光发射器与光感器之间的预设距离值，以及得到的光速传播时间分别代入光速计算模块进行计算，并得到单位时间内光的传播速度。

进一步地，所述光速计算模块中设置有基于以下数学公式建立的数学计算模型：

V＝S/(T’-T)

式中：V为光速,S为距离，T为时间。

如图1和图2所示，本实施例公开了一种光速的测量装置，包括设置于滑轨1上的激光发生器2和光感器3，且所述滑轨为直线型轨道，所述激光发生器和光感器分别设置于所述滑轨的两端，且所述激光感应器的激光发射端与所述光感器的激光感应端对应安装；

还包括：计时器4，所述计时器安装于所述滑轨的一侧，用于记录计算激光发射器发射激光与光感器接收激光的时间差，

控制器，用于集中控制所述激光发生器、光感器和计时器的工作状态，控制所述激光发生器和计时器同时启动；

数据存储模块，用于存储所述控制器内接收的数据信息；

其中，所述激光发生器、光感器、计时器和数据存储模块分别与所属控制器电连接。本发明采用激光发生器、光感器、计时器和控制器的结合设置，解决了目前的光速测量不普及、造价高的问题；具体地说，通过控制器控制激光发生器和计时器同时启动，从而使激光发生器在发出激光的同时，计时器能同时进行计时工作，保证数据测量的准确性；通过光感器实时感应到激光发生器所发出的激光，当光感器感应到激光时将接收信号发送至控制器，同时控制器控制计时器进行一次的计时结束操作，并将一次的计时数据发送至控制器，通过控制器将计时器计时的数据发送至数据存储模块进行存储。

如图1和图2所示，还包括液晶显示屏5，所述液晶显示屏用于显示所述计时器记录的时间差数值，且安装于所述计时器一侧。本发明采用液晶显示屏的设置，有益于通过控制器将计时器每次计时的数据发送至液晶显示屏中，通过液晶显示屏将计时数据显示出来，以便操作人员更加直观、快速的获知每次计时的时间值。

如图1所示，还包括通信模块，所述通信模块用于连接所述控制器与远程终端，将所述数据存储模块内的数据上传至远程终端中。本发明采用通信模块的设置，有益于通过通信模块实现光速测量装置的远程操控，将电器元件的数据信息通过控制器发送至远程终端，以便后期统一查看，或在远处进行监控。需要说明的是，本实施例中的通信模块为无线网络、蓝牙、GPRS网络或WIFI网络，远程终端为手机或电脑。

如图2所示，所述滑轨上设置有标尺6。本发明采用标尺的设置，有益于辅助操作人员通过标尺上的数据调整激光发生器和额光感器之间的距离，即保证了操作的准确性，有保证了计算的精确度。

如图1和图2所示，所述计时器上安装有LED灯7，用于在计时器完成一次的计时工作时进行发光提示，且所述LED灯电连接所述控制器。本发明采用LED灯的设置，有益于通过控制器在计时器启停时，同时控制LED灯的发光，直观地提醒操作人员计时器的工作状态是否正常。

如图1和图2所示，所述计时器上安装有蜂鸣器8，用于在计时器完成一次的计时工作时进行蜂鸣提示，且所述蜂鸣器电连接所述控制器。本发明采用蜂鸣器的设置，有益于通过控制器在计时器启停时，同时控制蜂鸣器的发声，直观地提醒操作人员计时器的工作状态是否正常。

如图1所示，还包括电源模块，所述电源模块电连接所述控制器，用于提供电能。本实施例中的电池模块为蓄电电池，设置于所述滑轨一侧。

需要说明的是，本实施例中的滑轨、计时器和液晶显示屏分别安装于支架9上。

本实施例中的激光发生器采用江苏卓远激光科技有限公司的CO2射频激光管金属激光管射频激光器激光发生器；计时器采用CON泰镁克T9L-T累时器；光感器采用Q50BIQ美国邦纳的测距光感器；蜂鸣器采用SOT塑封管5V电磁式蜂鸣器。

具体工作原理为：

通过控制器控制激光发生器和计时器同时启动，从而使激光发生器在发出激光的同时，计时器能同时进行计时工作，保证数据测量的准确性；通过光感器实时感应到激光发生器所发出的激光，当光感器感应到激光时将接收信号发送至控制器，同时控制器控制计时器进行一次的计时结束操作，并将一次的计时数据发送至控制器，通过控制器将计时器计时的数据发送至数据存储模块进行存储。

通过控制器在计时器启停时，同时控制LED灯的发光和蜂鸣器的发声，直观地提醒操作人员计时器的工作状态是否正常。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。