CN104406514A - 一种测量物体弯曲形变程度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量物体弯曲形变程度的装置及方法，该装置包括弹性片状体、电阻导线和金属弹片，弹性片状体具有两个布线区域，弹性片状体的内部开设有导线滑动通道，电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在弹性片状体的两个布线区域内直线延伸或者来回反复弯折形成相互对称的导线结构，电阻导线的两个端部分别与弹性片状体相固定并形成电源接入端，金属弹片固定在弹性片状体上并在常态下位于电阻导线的中部，金属弹片与电阻导线相接触形成电压测量端，电阻导线能够在导线滑动通道内滑动从而与金属弹片产生相对位移以在电路上带来用于判别物体弯曲形变程度的电压变化。本发明能够简单有效的测量物体弯曲形变程度，测量准确度高。

Description

一种测量物体弯曲形变程度的装置及方法

技术领域

本发明涉及测量设备的技术领域，更具体地说，是涉及一种测量物体弯曲形变程度的装置及方法。

背景技术

未来的电子设备可能会较多的采用柔性材料，让其可以发生一定程度的弯曲形变。在生产时，需要实时检测电子设备的形变状态以避免设备形变过度。然而，现有的弯曲程度测量装置的结构复杂，操作繁琐，使用成本高，测量精度不理想，仍满足不了生产要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种结构简单、制造成本低、测量方便和能够提高测量准确度的测量物体弯曲形变程度的装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种测量物体弯曲形变程度的装置，包括可弯折的弹性片状体、电阻导线和金属弹片，所述弹性片状体具有两个布线区域，所述弹性片状体的内部开设有用于放置所述电阻导线的导线滑动通道，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内直线延伸或者来回反复弯折形成相互对称的导线结构，所述电阻导线的两个端部分别与所述弹性片状体相固定并形成电源接入端，所述金属弹片固定在所述弹性片状体上并在常态下位于所述电阻导线的中部，所述金属弹片与所述电阻导线相接触形成电压测量端，所述电阻导线能够在所述导线滑动通道内滑动从而与所述金属弹片产生相对位移。

作为较佳的实施方式，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内来回反复弯折形成的导线结构呈蛇形迂回分布。

作为较佳的实施方式，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内来回反复弯折形成的导线结构呈环绕型排布。

优选的，所述弹性片状体设置为塑料薄片。

本发明还提供了一种通过上述技术方案所述的测量物体弯曲形变程度的装置测量物体弯曲形变程度的方法，包括以下步骤：

(1)将弹性片状体弯折并紧密贴合在被测物体上，其中，所述弹性片状体的两个布线区域对应于被测物体的两个相对表面，电阻导线的布局平行于被测物体弯曲时的张力方向；

(2)将电阻导线的两个端部分别与电源的正负电极相连接，使电阻导线形成分压；

(3)在金属弹片的位置处接入电压测量设备，测量被测物体的两个相对表面发生弯曲形变后金属弹片位置处的电压变化值u；

(4)根据公式：u＝n*x*V/L，计算被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x，进而确定被测物体的弯曲形变程度；

或者，根据公式：u＝n*x*V/L，得出金属弹片位置处的电压变化值u与被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x的正比关系，进而直接根据电压变化值u的大小确定被测物体的弯曲形变程度；

式中，L为电阻导线总长度，n为一个布线区域中平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线的线段数，V为导线总分压值。

本发明的有益效果在于：

本发明根据物体形变表面产生的伸缩变化，利用布局和物体弯曲时的张力方向相平行的电阻导线与金属弹片产生的相对位移所带来的电路上的电压变化来进一步判别物体的弯曲形变程度，其结构简单，制造成本低，测量方便，测量准确度高。

另外，电阻导线两端来回反复弯折形成的导线结构能够有效放大物体发生弯曲形变时电阻导线相对于金属弹片的位移效果，使测量结果更加准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的第一种测量物体弯曲形变程度的装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的第一种测量物体弯曲形变程度的装置沿A-A’线的剖面图；

图3是本发明实施例提供的第二种测量物体弯曲形变程度的装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的第二种测量物体弯曲形变程度的装置沿B-B’线的剖面图；

图5是本发明实施例提供的第三种测量物体弯曲形变程度的装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的第三种测量物体弯曲形变程度的装置沿C-C’线的剖面图；

图7是本发明实施例提供的测量物体弯曲形变程度的装置进行测量时的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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作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。

本发明的实施例一提供了第一种测量物体弯曲形变程度的装置，请参考图1和图2，该装置包括弹性片状体11、电阻导线12和金属弹片13，下面结合附图对本实施例进行详细说明。

具体的，弹性片状体11可弯折贴合在被测物体的形变表面，弹性片状体11具有两个布线区域111、112，弹性片状体11的内部开设有用于放置电阻导线12的导线滑动通道14。在本实施中，弹性片状体11优选设置为塑料薄片，当然，也可以设置为由其他弹性材料制造而成的片状体。

电阻导线12可以为刚性电阻导线，电阻导线12的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向(如图1所示即弹性片状体11的长度方向)在弹性片状体11的两个布线区域111、112内直线延伸，电阻导线12的两个端部分别与弹性片状体11相固定并形成电源接入端121、122，该电源接入端121、122分别与电源的正负电极相连接。其中，接入电源的作用是为了使电阻导线12形成均匀分压。

此外，金属弹片13固定在弹性片状体11上并在常态下位于电阻导线12的中部(即对称轴位置)，金属弹片13与电阻导线12相接触形成电压测量端。当被测物体的表面发生弯曲形变时，贴合在被测物体表面的弹性片状体11也会随着发生弯曲形变，此时，电阻导线12能够在导线滑动通道内滑动从而与金属弹片13产生相对位移。例如：被测物体向上弯曲成一定弧度的弧形，这时被测物体的上表面将发生拉伸，下表面将发生收缩，如果弹性片状体11的布线区域111预先贴合在被测物体的上表面，弹性片状体11的布线区域112预先贴合在被测物体的下表面，那么电阻导线12将会发生偏移。在金属弹片13的位置处接入电压测量设备即可测量被测物体的表面发生弯曲形变后金属弹片位置处的电压变化。其中，该电压测量设备可以是被测物体，如手机等移动终端，如果被测物体不具备这项功能同样可以借助于其他电子设备测量金属弹片13位置处的电压变化。

本发明的实施例二提供了第二种测量物体弯曲形变程度的装置，是在实施例一的基础上进行的改进，请参考图3和图4，该装置包括弹性片状体21、电阻导线22和金属弹片23，弹性片状体21具有两个布线区域211、212，弹性片状体21的内部开设有用于放置电阻导线22的导线滑动通道24，电阻导线22的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向(如图3所示即弹性片状体21的长度方向)在弹性片状体21的两个布线区域内来回反复弯折形成蛇形迂回分布的导线结构，两个导线结构相互对称，电阻导线22的两个端部分别与弹性片状体21相固定并形成电源接入端221、222，金属弹片23固定在弹性片状体21上并在常态下位于电阻导线22的中部(即对称轴位置)，金属弹片23与电阻导线22相接触形成电压测量端，电阻导线22能够在导线滑动通道24内滑动从而与金属弹片23产生相对位移。

电阻导线两端来回反复弯折形成的蛇形迂回分布的导线结构能够有效放大被测物体发生弯曲形变时电阻导线相对于金属弹片的位移效果，使测量结果更加准确。举例而言，如果被测物体的上表面向上弯曲，且上表面弯曲形变增加的长度为x，而贴合在被测物体上表面的弹性片状体21的布线区域211中平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线22的线段数为n(如图3所示的5根)，则电阻导线22与金属弹片23将发生n*x的相对位移。

平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线的线段数按照实际需要确定，线段数越多，电阻导线与金属弹片的相对位移越大，电阻导线与金属弹片的相对位移与弹性片状体的一个布线区域中平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线的线段数成正比。

本发明的实施例三提供了第三种测量物体弯曲形变程度的装置，也是在实施例一的基础上进行的改进，请参考图5和图6，该装置包括可弯折的弹性片状体31、电阻导线32和金属弹片33，弹性片状体31具有两个布线区域311、312，弹性片状体31的内部开设有用于放置电阻导线32的导线滑动通道34，电阻导线32的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向(如图5所示即弹性片状体31的长度方向)在弹性片状体31的两个布线区域311、312内来回反复弯折形成环绕型排布的导线结构，两个导线结构相互对称，电阻导线32的两个端部分别与弹性片状体31相固定并形成电源接入端321、322，金属弹片33固定在弹性片状体31上并在常态下位于电阻导线32的中部(即对称轴位置)，金属弹片33与电阻导线32相接触形成电压测量端，电阻导线32能够在导线滑动通道34内滑动从而与金属弹片33产生相对位移。

第三种测量物体弯曲形变程度的装置与第二种测量物体弯曲形变程度的装置的不同之处仅在于电阻导线两端来回反复弯折所形成的导线结构。其中，环绕型排布的导线结构也能够有效放大被测物体发生弯曲形变时电阻导线相对于金属弹片的位移效果，使测量结果更加准确。

在此需要说明的是，电阻导线的布局原则就是平行于被测物体弯曲时的张力方向实现多股导线分布，因此不局限于上述实施例所述的蛇形迂回分布的导线结构和环绕型排布的导线结构。

本发明实施例还提供了一种测量物体弯曲形变程度方法，运用上述实施例一、实施例二或实施例三中的任意一种所述的测量物体弯曲形变程度的装置进行测量，该方法包括以下步骤：

(1)将弹性片状体弯折并紧密贴合在被测物体上；

具体的，弹性片状体可以通过胶水紧密贴合在被测物体上。如图7所示，当弹性片状体贴合在被测物体上时，弹性片状体的两个布线区域对应于被测物体的两个相对表面(即形变表面)，电阻导线的布局平行于被测物体弯曲时的张力方向，这样有利于电阻导线随被测物体表面发生弯曲形变时在导线滑动通道内滑动。

(2)将电阻导线的两个端部分别与电源的正负电极相连接，使电阻导线形成分压；

电阻导线的两端接入电源电极后，电阻导线的分压恒定，如果两级电压值为3V，被测物体没有发生弯曲形变，金属弹片处于导线中间位置，理想条件下金属弹片位置的电压为1.5V。

(3)在金属弹片的位置处接入电压测量设备，测量被测物体的两个相对表面发生弯曲形变后金属弹片位置处的电压变化值u；

(4)根据公式：u＝n*x*V/L，计算被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x，进而确定被测物体的弯曲形变程度；其中，伸缩长度x的值越大，被测物体的弯曲形变程度越大。

式中，L为电阻导线总长度，n为一个布线区域中平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线的线段数，V为导线总分压值，V/L为电阻导线单位长度的分压，n*x为电阻导线与金属弹片的相对位移值。

在另一实施例中，也可以根据公式：u＝n*x*V/L，得出金属弹片位置处的电压变化值u与被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x的正比关系，进而直接根据电压变化值u的大小确定被测物体的弯曲形变程度；其中，电压变化值u的大小的值越大，被测物体的弯曲形变程度越大。

综上所述，本发明根据物体形变表面产生的伸缩变化，利用布局和物体弯曲时的张力方向相平行的电阻导线与金属弹片产生的相对位移所带来的电路上的电压变化来直接或间接判别物体的弯曲形变程度，其结构简单，制造成本低，测量方便，测量准确度高。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种测量物体弯曲形变程度的装置，其特征在于，包括可弯折的弹性片状体、电阻导线和金属弹片，所述弹性片状体具有两个布线区域，所述弹性片状体的内部开设有用于放置所述电阻导线的导线滑动通道，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内直线延伸或者来回反复弯折形成相互对称的导线结构，所述电阻导线的两个端部分别与所述弹性片状体相固定并形成电源接入端，所述金属弹片固定在所述弹性片状体上并在常态下位于所述电阻导线的中部，所述金属弹片与所述电阻导线相接触形成电压测量端，所述电阻导线能够在所述导线滑动通道内滑动从而与所述金属弹片产生相对位移。

2.根据权利要求1所述的测量物体弯曲形变程度的装置，其特征在于，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内来回反复弯折形成的导线结构呈蛇形迂回分布。

3.根据权利要求1所述的测量物体弯曲形变程度的装置，其特征在于，所述电阻导线的两端分别沿被测物体弯曲时的张力方向在所述弹性片状体的两个布线区域内来回反复弯折形成的导线结构呈环绕型排布。

4.根据权利要求1～3中任意一项所述的测量物体弯曲形变程度的装置，其特征在于，所述弹性片状体设置为塑料薄片。

5.一种通过权利要求1～3中任意一项所述的测量物体弯曲形变程度的装置测量物体弯曲形变程度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将弹性片状体弯折并紧密贴合在被测物体上，其中，所述弹性片状体的两个布线区域对应于被测物体的两个相对表面，电阻导线的布局平行于被测物体弯曲时的张力方向；

(2)将电阻导线的两个端部分别与电源的正负电极相连接，使电阻导线形成分压；

(3)在金属弹片的位置处接入电压测量设备，测量被测物体的两个相对表面发生弯曲形变后金属弹片位置处的电压变化值u；

(4)根据公式：u＝n*x*V/L，计算被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x，进而确定被测物体的弯曲形变程度；

或者，根据公式：u＝n*x*V/L，得出金属弹片位置处的电压变化值u与被测物体一表面因弯曲形变产生的伸缩长度x的正比关系，进而直接根据电压变化值u的大小确定被测物体的弯曲形变程度；

式中，L为电阻导线总长度，n为一个布线区域中平行于被测物体弯曲时的张力方向的电阻导线的线段数，V为导线总分压值。