CN111912334A - 断面面积测量装置和断面面积测量方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种断面面积测量装置和断面面积测量方法，断面面积测量装置包括探测柱、计数板、显示器和电源模块。其中，探测柱包括底座和活动杆，活动杆设置于底座的内部并且与底座活动连接，活动杆的一端设置有接触板，活动杆的另一端设置有感应头；计数板包括感应板和信号处理装置，探测柱的底座与感应板连接并紧密排列在感应板上，感应板上设置有与探测柱一一对应的压力传感单元，当接触板受压，感应头与感应板接触；信号处理装置与压力传感单元和显示器信号连接，信号处理装置响应于压力传感单元的输出信号，并通过显示器显示断面面积；电源模块与显示器、信号处理装置和压力传感单元电连接。本公开能快速测量物体的断面面积。

Description

断面面积测量装置和断面面积测量方法

技术领域

本公开涉及测量技术领域，特别涉及一种断面面积测量装置和断面面积测量方法。

背景技术

在土木工程中，钢材的面缩率能够合理地反映钢材的塑性，但是钢材断裂之后的断面面积难以测量，因此通过计算钢材面缩率判读钢材塑性的方法一直未得到普及。在现有的技术中，测量金属断面面积一般通过测量人员使用尺子进行多次测量并取平均值的方式对断面进行测量，然后利用给定公式计算得出断面的近似面积。这种方式测量误差较大，人工肉眼测量存在较多的主观因素，对测量人员的专业水准有较高的要求，而且测量断面时需要多次量测、记录，最后取平均值，测试效率低下。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本公开提出一种断面面积测量装置和断面面积测量方法，能够提高测量的速度和准确度。

根据本公开第一方面实施例的断面面积测量装置，包括：

探测柱，所述探测柱包括底座和活动杆，所述活动杆设置于所述底座的内部并且与所述底座活动连接，所述活动杆的一端设置有接触板，所述活动杆的远离所述接触板的一端设置有感应头；

计数板，所述计数板包括感应板和信号处理装置，所述底座与所述感应板连接，所述感应板上设置有压力传感单元，所述探测柱紧密排列在所述感应板上，所述压力传感单元与所述探测柱一一对应，所述信号处理装置与所述压力传感单元信号连接，当所述接触板受压，所述感应头与所述感应板接触；

显示器，所述显示器与所述信号处理装置信号连接；

电源模块，所述电源模块与所述显示器、所述信号处理装置和所述压力传感单元电连接。

根据本公开第一方面实施例的断面面积测量装置，至少具有如下有益效果：

在布满压力传感单元的感应板上设置有探测柱，探测柱与压力传感单元一一对应，探测柱包括底座和活动杆，底座与感应板固定连接，活动杆与底座活动连接，并且能够沿感应板的垂直方向来回移动，活动杆靠近感应板的一端设置有用于触发压力传感单元的感应头，活动杆远离感应板的一端设置有与物体的断面接触的接触板。当物体的断面压在接触板时，活动杆朝感应板的方向移动使感应头与感应板接触并触发感应板上的压力传感单元，压力传感单元与信号处理装置信号连接，信号处理装置读取压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积，信号处理装置与显示器电连接，通过显示器显示测量结果。由此可见，本公开能够方便快捷地测得物体的断面的面积，提高测试效率；操作简单，对使用者没有专业要求；通过机器测量消除人为主观因素干扰。

根据本公开的一些实施例，所述接触板的形状为正方形，所述接触板与所述感应板平行。

根据本公开的一些实施例，所述探测柱在所述感应板上依次排列成矩形阵列，相邻的所述接触板之间互相对齐，所述接触板与所述感应板的距离一致并形成一个在同一平面内的接触面。

根据本公开的一些实施例，所述活动杆与所述底座之间设置有压缩弹簧，所述底座的内侧设置有底板，所述底板上设置有用于让所述活动杆通过的第一过孔，所述活动杆设置有定位板，所述压缩弹簧连接于所述定位板和所述底板之间。

根据本公开的一些实施例，所述底座的内侧上设置有限位板，所述限位板设置于所述定位板的远离所述压缩弹簧的一面，所述限位板上设置有用于让所述活动杆通过的第二过孔。

根据本公开的一些实施例，所述压力传感单元包括电容极板、交流信号发生器、鉴频电路和切换开关，所述电容极板设置于所述感应板，所述交流信号发生器通过所述切换开关与所述电容极板信号连接，所述电容极板与所述鉴频电路信号连接，所述鉴频电路与所述信号处理装置信号连接。

根据本公开的一些实施例，所述感应头的材质为导电软橡胶。

根据本公开的一些实施例，所述信号处理装置包括模数转换芯片、处理器和存储器，所述模数转换芯片与所述鉴频电路信号连接，所述处理器与所述模数转换芯片和所述切换开关信号连接，所述处理器与所述存储器信号连接。

根据本公开第二方面实施例的断面面积测量方法，应用于上述第一方面实施例的断面面积测量装置，所述断面面积测量方法包括：

所述活动杆响应于物体的断面对所述接触板施加的压力并朝所述感应板的方向移动；

所述感应头与所述感应板接触并触发所述压力传感单元；

所述信号处理装置响应于所述压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积；

所述信号处理装置通过所述显示器显示物体的断面面积。

根据本公开第二方面实施例的断面面积测量方法，至少具有如下有益效果：本公开的断面面积测量方法应用于第一方面实施例的断面面积测量装置，能够方便快捷地测得物体的断面的面积，提高测试效率；操作简单，对使用者没有专业要求；通过机器测量消除人为主观因素干扰。

进一步地，所述信号处理装置响应于所述压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积通过以下公式计算物体的断面面积：

S_断面＝S_接触板*n

其中，所述S_断面为物体的断面面积，所述S_接触板为接触板的面积，所述n为响应于所述感应头的所述压力传感单元的个数。

本公开的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

附图说明

本公开的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本公开的一个实施例提供的断面面积测量装置的示意图；

图2为本公开的一个实施例提供的断面面积测量装置的探测柱的示意图；

图3为本公开的一个实施例提供的断面面积测量装置的压力传感单元和信号处理装置原理图；

图4为本公开的一个实施例提供的断面面积测量方法流程图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。

在本公开的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本公开的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本公开中的具体含义。

下面结合附图详细描述本公开第一方面实施例的断面面积测量装置。

参照图1、图2和图3，本公开的一个实施例提供了一种断面面积测量装置，包括探测柱100、计数板、显示器300和电源模块400，探测柱100包括底座110和活动杆120，计数板包括感应板210、压力传感单元和信号处理装置，探测柱100的底座110紧密地依次连接在计数板的感应板210上并排列成矩形阵列，计数板的信号处理装置与显示器300信号连接，电源模块400与压力传感单元、信号处理装置和显示器300电连接。探测柱100的底座110为截面为正方形的中空柱体，活动杆120设置于底座110的内部。活动杆120和底座110之间设置有压缩弹簧130，在底座110内部靠近感应板210的一端设置有底板111，底板111上设置有用于让活动杆120通过的第一过孔112，在活动杆120上设置有定位板121，压缩弹簧130的一端与底板111连接，压缩弹簧130的另一端与定位板121连接。在底座110的内部还设置有限位板113，限位板113设置于定位板121的远离压缩弹簧130的一面，限位板113上设置有用于让活动杆120通过的第二过孔114，当没有压力作用在活动杆120上时，定位板121在压缩弹簧130的作用下顶接在限位板113的朝向定位板121的一面，定位板121使活动杆120锁定在底座110的底板111和限位板113之间，压缩弹簧130使活动杆120能够沿着底座110的轴向来回移动。在活动杆120的穿过第二过孔114的一端设置有接触板122，接触板122的形状为正方形，并且与底座111的正方形截面的大小相等。在活动杆120的穿过第一过孔112的一端设置有感应头123，感应头123为半球状的导电软橡胶。各个探测柱100的接触板122紧密排列，相邻两个接触板122之间互相对齐，各个接触板122与感应板210平行且距离相等，各个接触板122紧密连接形成矩形的接触面。当物体的截面按压在接触面时，与物体的截面接触的接触板122在物体的截面的作用下朝着感应板210的方向移动，感应头123与感应板210接触并触发感应板210上的压力传感单元。

压力传感单元包括电容极板221、交流信号发生器222、鉴频电路223和切换开关224。感应板210由两层玻璃面板211组成，在远离底座110的玻璃面板211上设置有与底座110一一对应的电容极板221，一个底座110对应于一个电容极板221，与底座110接触的玻璃面板211用于保护电容极板221。交流信号发生器222、切换开关224和鉴频电路223设置于控制电路板500上。交流信号发生器222通过切换开关224与排列于同一行的电容极板221的第一引脚依次循环连接，电容极板221的第二引脚与鉴频电路223信号连接，鉴频电路223包括运算放大器和基准电容。在本实施例中，交流信号发生器222输出一个频率和振幅恒定的交流电压信号，运算放大器的输出电压与电容极板221的电容值和基准电容的电容值的比值成正比，而基准电容的电容值固定，因此，可以通过测量运算放大器的输出电压判断电容极板221的电容值是否发生变化。当感应头123与玻璃面板211接触时，电容极板221的电容值发生变化，使运算放大器的输出电压发生变化，因此，通过检测运算放大器的输出电压能够判断是否有物体按压在接触板122上。对于矩形阵列中的每一行电容极板221分别设置有对应的交流信号发生器222、鉴频电路223和切换开关224。各行所对应的鉴频电路223和切换开关224与信号处理装置信号连接。信号处理装置设置于控制电路板500上，信号处理装置包括模数转换芯片231、处理器和存储器232，其中处理器又包括从处理器233和主处理器234。各行电容极板221所对应的鉴频电路223和切换开关224与各行电容极板221所对应的模数转换芯片231和从处理器233信号连接，即一行电容极板221对应于一个模数转换芯片231、一个从处理器233、一个交流信号发生器222和一个切换开关224。从处理器233控制切换开关224使交流信号发生器222与同一行内的各个电容极板221依次循环地信号连接，从处理器233控制模数转换芯片231读取运算放大器的输出电压，若运算放大器的输出电压超出预设的阈值范围时，则判断该行中当前切换开关224所连接的电容极板221所在的位置上有感应头123与感应板210接触，即有物体的断面按压在接触板122上，从处理器233记录发生接触事件的电容极板221的数量。各行电容极板221所对应的从处理器233与主处理器234信号连接，各个从处理233将有发生接触事件的电容极板221的数量发送至主处理器234。主处理器234收集各个从处理器233发送的数据，计算物体断面的面积，将计算结果保存至存储器232并通过显示器300显示。还需要说明的是电源模块400与交流信号发生器222、切换开关224、运算放大器、模数转换芯片231、从处理器233、主处理器234、存储器232和显示器300电连接，存储器232除了用于存储测试结果，还用于存储本实施例的断面面积测量装置运行所需要的运行程序，主处理器234从存储器232读取运行程序并执行运行程序，主处理器234配置从处理器233的运行参数，主处理器234通过从处理器233配置模数转换芯片231。

通过本实施例，当物体的断面压在接触板122时，活动杆120朝感应板210的方向移动使感应头123与感应板210接触并触发感应板210上的压力传感单元，压力传感单元与信号处理装置信号连接，信号处理装置读取压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积，信号处理装置通过显示器300显示测量结果。由此可见，本公开能够方便快捷地测得物体的断面的面积，提高测试效率，而且操作简单，对使用者没有专业要求，通过自动化测量的方式消除主观因素的干扰。

下面结合附图详细描述本公开第二方面实施例的断面面积测量方法。

参照图4，本公开的一个实施例提供了一种断面面积测量方法，应用于上述第一方面实施例的断面面积测量装置，包括但不限于以下步骤：

S100，活动杆120响应于物体的断面对接触板122施加的压力并朝感应板210的方向移动；

S200，感应头123与感应板210接触并触发压力传感单元；

S300，信号处理装置响应于压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积；

S400，信号处理装置通过显示器300显示物体的断面面积。

本公开的另一个实施例提供了一种断面面积测量方法，该方法为图4中步骤S300计算物体的断面面积的算法，该方法包括但不限于以下算法：

S_断面＝S_接触板*n

其中，S_断面为物体的断面面积，S_接触板为接触板122的面积，n为响应于感应头123的压力传感单元的个数。

本实施例应用于上述第一方面实施例的断面面积测量装置，能够方便快捷地测得物体的断面的面积，提高测试效率，而且操作简单，对使用者没有专业要求；测试结果由机器自动计算得出，消除主观因素的干扰。

由于本公开实施例的断面面积测量方法应用于了如上述任一项实施例的断面面积测量装置，因此，本公开实施例的断面面积测量方法具备如上述任一项实施例的断面面积测量装置所带来的技术效果，所以，本公开实施例的断面面积测量方法的具体技术效果，可参照上述任一项实施例的断面面积测量装置的技术效果，此处不再赘述。

上面结合附图对本公开实施例作了详细说明，但是本公开不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本公开宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种断面面积测量装置，其特征在于，包括：

探测柱，所述探测柱包括底座和活动杆，所述活动杆设置于所述底座的内部并且与所述底座活动连接，所述活动杆的一端设置有接触板，所述活动杆的远离所述接触板的一端设置有感应头；

计数板，所述计数板包括感应板和信号处理装置，所述底座与所述感应板连接，所述感应板上设置有压力传感单元，所述探测柱紧密排列在所述感应板上，所述压力传感单元与所述探测柱一一对应，所述信号处理装置与所述压力传感单元信号连接，当所述接触板受压，所述感应头与所述感应板接触；

显示器，所述显示器与所述信号处理装置信号连接；

电源模块，所述电源模块与所述显示器、所述信号处理装置和所述压力传感单元电连接。

2.根据权利要求1所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述接触板的形状为正方形，所述接触板与所述感应板平行。

3.根据权利要求2所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述探测柱在所述感应板上依次排列成矩形阵列，相邻的所述接触板之间互相对齐，所述接触板与所述感应板的距离一致并形成一个在同一平面内的接触面。

4.根据权利要求1所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述活动杆与所述底座之间设置有压缩弹簧，所述底座的内侧设置有底板，所述底板上设置有用于让所述活动杆通过的第一过孔，所述活动杆设置有定位板，所述压缩弹簧连接于所述定位板和所述底板之间。

5.根据权利要求4所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述底座的内侧上设置有限位板，所述限位板设置于所述定位板的远离所述压缩弹簧的一面，所述限位板上设置有用于让所述活动杆通过的第二过孔。

6.根据权利要求1所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述压力传感单元包括电容极板、交流信号发生器、鉴频电路和切换开关，所述电容极板设置于所述感应板，所述交流信号发生器通过所述切换开关与所述电容极板信号连接，所述电容极板与所述鉴频电路信号连接，所述鉴频电路与所述信号处理装置信号连接。

7.根据权利要求6所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述感应头的材质为导电软橡胶。

8.根据权利要求7所述的断面面积测量装置，其特征在于，所述信号处理装置包括模数转换芯片、处理器和存储器，所述模数转换芯片与所述鉴频电路信号连接，所述处理器与所述模数转换芯片和所述切换开关信号连接，所述处理器与所述存储器信号连接。

9.一种断面面积测量方法，其特征在于，所述断面面积测量方法应用于如权利要求1至8任一所述的断面面积测量装置，所述断面面积测量方法包括：

所述活动杆响应于物体的断面对所述接触板施加的压力并朝所述感应板的方向移动；

所述感应头与所述感应板接触并触发所述压力传感单元；

所述信号处理装置响应于所述压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积；

所述信号处理装置通过所述显示器显示物体的断面面积。

10.根据权利要求9所述的断面面积测量方法，其特征在于，所述信号处理装置响应于所述压力传感单元输出的电信号并计算出物体的断面面积通过以下公式计算物体的断面面积：

S_断面＝S_接触板*n

其中，所述S_断面为物体的断面面积，所述S_接触板为所述接触板的面积，所述n为响应于所述感应头的所述压力传感单元的个数。

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