长沙女高中生发明桥墩垂直沉降监测仪器

   2020-09-01 互联网周正菊28950
核心提示:  她,年仅17岁,长郡中学高二0818班学生邹雪君,经过半年的实验和论证,发明了一种适合对桥墩垂直沉降进

 
  她,年仅17岁,长郡中学高二0818班学生邹雪君,经过半年的实验和论证,发明了一种适合对桥墩垂直沉降进行自动化和可视化监测的仪器——桥墩垂直沉降监测电子眼,一举获得第24届全国青少年科技创新大赛二等奖,成为惟一获此殊荣的湖南中学生。

  大桥垮塌事故萌生发明念头

  “萌发发明念头是因为凤凰沱江大桥垮塌事故!”邹雪君是湘西人,从小便喜欢动手动脑筋,进入长郡中学后,便加入学校的科研兴趣小组。2007年8月13日,沱江大桥突然坍塌,导致多人遇难。听到这个消息,小姑娘心情沉重,因为父亲在公路部门工作,耳濡目染,她对路比较敏感。她央求父母带她去事故现场,又去相关部门进行社会调查:湘西的许多支线桥梁年久失修,特别是2008年汶川大地震后,湘西地区的桥梁也受到一定影响,有的出现了严重的沉降变形……

  了解越多,小姑娘搞发明的念头越浓。“我常常想,如果能有一种仪器设备能解决以上问题,那该多好啊!也许我的家乡从此就不会再发生桥梁事故了!”邹雪君想到就做,利用假期,她开始发明设计。

  大学微积分知识都用上了

  邹雪君很快设计出桥墩监测方案:利用放大镜对桥墩微量垂直沉降进行较远距离地放大。她拿着从显微镜上拆下的曲面镜和用坐标纸制作的简易光靶及一个功率为1mw的激光发射管开始实验,刚开始就遇到问题:曲面镜在桥墩模型上根本静不下来,很难达到与地面垂直,那该怎样解决这个问题呢?

  思索良久,直到一个阳光明媚的下午,她突然想起姑姑家装修时,装修工人在装推拉式不锈钢的窗户时,用到一种平衡仪器——自动安平装置。经过询问,她从一家仪器店中的水准仪中拆下自动安平装置带回家。将自动安平装置安装在曲面镜下以后,果然,曲面镜在自动安平装置的调解下,很快回复到与重心垂直的位置,这样监测就能正常运行。

  原始而又简易的监测设备发明出来,经过实验,能够监测到物体的大概沉降。后来,她将光靶换成自己拼做的光电转换器和光电接收器,由普通的塑料管筒和电脑视屏摄像头组成,而摄像头的另一端连接电脑,这样一来实现设想中的可视化。

  但问题接踵而来,这种装置始终不能实现对桥墩的精确测量。根据实验结果,她发现实际沉降量和光电接收器上的数据存在一一对应的关系。她找到老师,给了老师相关的一些角度长度等数据,让老师协助她推导实际沉降与曲面镜放大后的数据之间的关系,这其中涉及到大学的微积分知识。

  又经过一段漫长的实验与整理过程,装置基本成熟了,邹雪君给装置起了个名字叫“桥墩垂直沉降监测电子眼”。接下来就是逐渐完善的过程了,该怎样利用公式来在电脑上显示呢?

  邹雪君想:“如果能有一个程序能同时显示激光束的实时数据,又能自动采集数据和分析数据,那就好了!”于是,她托父亲找了他一个在一家大公司做程序管理员的朋友,请他帮忙设计了一个程序。没多久程序设计出来了,能清楚地显示激光束的具体位置。这样,她的发明终于成功。
 

 
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