長沙高中生發(fā)明橋墩垂直沉降監(jiān)測儀器

   “萌發(fā)發(fā)明念頭是因?yàn)轼P凰沱江大橋垮塌事故！”鄒雪君是湘西人，從小便喜歡動手動腦筋，進(jìn)入長郡中學(xué)后，便加入學(xué)校的科研興趣小組。2007年8月13日，沱江大橋突然坍塌，導(dǎo)致多人遇難。聽到這個消息，小姑娘心情沉重，因?yàn)楦赣H在公路部門工作，耳濡目染，她對路比較敏感。她央求父母帶她去事故現(xiàn)場，又去相關(guān)部門進(jìn)行社會調(diào)查：湘西的許多支線橋梁年久失修，特別是2008年汶川大地震后，湘西地區(qū)的橋梁也受到一定影響，有的出現(xiàn)了嚴(yán)重的沉降變形……

    了解越多，小姑娘搞發(fā)明的念頭越濃�！拔页３Ｏ耄�如果能有一種儀器設(shè)備能解決以上問題，那該多好��！也許我的家鄉(xiāng)從此就不會再發(fā)生橋梁事故了！”鄒雪君想到就做，利用假期，她開始發(fā)明設(shè)計(jì)。

    大學(xué)微積分知識都用上了

    鄒雪君很快設(shè)計(jì)出橋墩監(jiān)測方案：利用放大鏡對橋墩微量垂直沉降進(jìn)行較遠(yuǎn)距離地放大。她拿著從顯微鏡上拆下的曲面鏡和用坐標(biāo)紙制作的簡易光靶及一個功率為1mw的激光發(fā)射管開始實(shí)驗(yàn)，剛開始就遇到問題：曲面鏡在橋墩模型上根本靜不下來，很難達(dá)到與地面垂直，那該怎樣解決這個問題呢？

    思索良久，直到一個陽光明媚的下午，她突然想起姑姑家裝修時，裝修工人在裝推拉式不銹鋼的窗戶時，用到一種平衡儀器——自動安平裝置。經(jīng)過詢問，她從一家儀器店中的水準(zhǔn)儀中拆下自動安平裝置帶回家。將自動安平裝置安裝在曲面鏡下以后，果然，曲面鏡在自動安平裝置的調(diào)解下，很快回復(fù)到與重心垂直的位置，這樣監(jiān)測就能正常運(yùn)行。

    原始而又簡易的監(jiān)測設(shè)備發(fā)明出來，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，能夠監(jiān)測到物體的大概沉降。后來,她將光靶換成自己拼做的光電轉(zhuǎn)換器和光電接收器，由普通的塑料管筒和電腦視屏攝像頭組成，而攝像頭的另一端連接電腦，這樣一來實(shí)現(xiàn)設(shè)想中的可視化。

    但問題接踵而來，這種裝置始終不能實(shí)現(xiàn)對橋墩的精確測量。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，她發(fā)現(xiàn)實(shí)際沉降量和光電接收器上的數(shù)據(jù)存在一一對應(yīng)的關(guān)系。她找到老師，給了老師相關(guān)的一些角度長度等數(shù)據(jù)，讓老師協(xié)助她推導(dǎo)實(shí)際沉降與曲面鏡放大后的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，這其中涉及到大學(xué)的微積分知識。

    又經(jīng)過一段漫長的實(shí)驗(yàn)與整理過程，裝置基本成熟了，鄒雪君給裝置起了個名字叫“橋墩垂直沉降監(jiān)測電子眼”。接下來就是逐漸完善的過程了，該怎樣利用公式來在電腦上顯示呢？

    鄒雪君想：“如果能有一個程序能同時顯示激光束的實(shí)時數(shù)據(jù)，又能自動采集數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，那就好了！”于是，她托父親找了他一個在一家大公司做程序管理員的朋友，請他幫忙設(shè)計(jì)了一個程序。沒多久程序設(shè)計(jì)出來了，能清楚地顯示激光束的具體位置。這樣，她的發(fā)明終于成功。