CN203231748U - 一种道路合成坡度测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种道路合成坡度测量仪，包括壳体和测量盘，所述的壳体为长方体壳体，所述的测量盘为空心的半圆柱状玻璃圆盘，壳体的底面与测量盘上长方形面贯连，壳体底面的长边的长度与测量盘的直径相同，壳体底面的短边长度与测量盘的厚度相同；所述的测量盘的侧面均匀分布有压力传感器，测量盘中的圆心位置安装有一个磁夹子，磁夹子中设置有一个玻璃球；所述的壳体中设置有直流电源、单片机、信号放大器和驱动器；在壳体的外侧设置有显示屏。本实用新型结构合理，携带方便，可直接快速测出合成坡度的大小，给检测工人检测合成坡度带来了极大的方便，且采用传感器及数字处理，测量精度高，并能现场准确的给出合成坡度的方向。

Description

一种道路合成坡度测量仪

技术领域

本实用新型涉及道路工程技术领域，具体涉及一种测量道路合成坡度大小和方向的高精度便携式测量仪器。

背景技术

在道路工程中通常需要控制合成坡度的大小保证路面排水及行车安全，目前一般都是通过测量横坡和纵坡间接计算合成坡度的值，不能够直接测量，增加了不必要的计算误差。另外测量坡度的方法都是采用尺量法和水准仪法。尺量法较为简单直观，但受人为估测影响大，测量精度较低，水准仪法虽然测得的数据较为准确，但操作人员需要经过专业技术培训才能实际掌握，且占用人员较多，测量效率低。另外，测量后需要经过数学计算，给检测人员带来很多麻烦和不便，而且不能准确的知道合成坡度的方向。目前存在一些测量坡度的仪器，或者通过水平面与仪器底面夹角等价为坡度角，存在读数误差且标刻度时造成仪器误差，或者通过多个数学公式进行换算，计算复杂且仪器笨重，不易操作。

发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种能够简单快速准确测量道路合成坡度大小和方向的高精度便携式测量工具。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种道路合成坡度测量仪，包括壳体和测量盘，所述的壳体为长方体壳体，所述的测量盘为空心的半圆柱状玻璃圆盘，壳体的底面与测量盘上长方形面贯连，壳体底面的长边的长度与测量盘的直径相同，壳体底面的短边长度与测量盘的厚度相同；所述的测量盘的侧面均匀分布有压力传感器，测量盘中的圆心位置安装有一个磁夹子，磁夹子中设置有一个玻璃球；所述的壳体中设置有直流电源、单片机、信号放大器和驱动器；在壳体的外侧设置有显示屏；

所述的直流电源分别与所述的压力传感器、单片机、信号放大器、驱动器、显示屏和磁夹子连接；所述的传感器连接单片机，单片机依次通过信号放大器和驱动器与显示屏连接。

进一步地，所述的磁夹子包括线圈和一个夹轴，夹轴两侧对称设置一对夹壳，两个夹壳在夹轴下方形成非封闭的用以容纳所述的玻璃球的容纳腔，夹壳的上端为软铁棒，在软铁棒上缠绕有线圈，该线圈连接所述的直流电源。

进一步地，在壳体侧面还设置有电源开关、显示灯、复位键和求平均键，所述的电源开关与直流电源连接，所述的显示灯、复位键和求平均键均连接单片机；在壳体顶端还设置有把手。

进一步地，所述的单片机采用AT89C52型单片机。

本实用新型结构合理，携带方便，操作简单，可直接快速测出合成坡度的大小，给检测工人检测合成坡度带来了极大的方便，且采用传感器及数字处理，测量精度高，并能现场准确的给出合成坡度的方向。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构正式图；

图2为本实用新型的剖面结构侧视图；

图3为本实用新型的整体结构示意图；

图4为本实用新型中磁夹子的结构示意图；

图5为本实用新型中电子元器件连接关系示意图；

附图标记说明：1—测量盘，2—电源开关，3—壳体，4—把手，5—显示屏，6—复位键，7—求平均键，8—压力传感器，9—玻璃球，10—磁夹子，101—容纳腔，102—软铁棒，103—线圈，104—夹轴，11—直流电源，12—单片机，13—信号放大器，14—驱动器；

以下结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。

具体实施方式

遵从上述技术方案，如图1至图3所示，一种道路合成坡度测量仪，包括壳体3和测量盘1，所述的壳体3为长方体壳体，所述的测量盘1为空心的半圆柱状玻璃圆盘，壳体3的底面与测量盘1贯连，壳体3底面的长边的长度与测量盘1的直径相同，壳体3底面的短边长度与测量盘1的厚度相同；所述的测量盘1的侧面均匀分布有压力传感器8，测量盘1中的圆心位置安装有一个磁夹子10，磁夹子10中设置有一个玻璃球9；所述的壳体3中设置有直流电源11、单片机12、信号放大器13和驱动器14；在壳体3的外侧设置有显示屏5；

所述的直流电源11分别与所述的压力传感器8、单片机12、信号放大器13、驱动器14、显示屏5和磁夹子10连接；所述的传感器连接单片机12，单片机12依次通过信号放大器13和驱动器14与显示屏5连接，如图5所示。

本实用新型的主体结构由壳体3和测量盘1组成，壳体3为长方体壳体，测量盘1为空心的半圆柱状空心玻璃盘，两者贯接，壳体3的底面长边长度与测量盘1直径相同，壳体3底面的短边长度a与半圆柱状空心玻璃盘的厚度h相同，a=h；如图3所示；即壳体3的底面与测量盘1上的长方形面贯连；在测量盘1的侧面，即测量盘1的曲面上均匀分布有压力传感器8；测量盘1中的圆心位置安装有一个磁夹子10，磁夹子10中设置有一个玻璃球9；所述的磁夹子10包括一个夹轴104，夹轴104两侧对称设置一对夹壳，两个夹壳在夹轴104下方形成非封闭的用以容纳所述的玻璃球9的容纳腔101，如图4所示；夹壳的上端为软铁棒102，在软铁棒102上缠绕有线圈103；线圈103通电时，将软铁棒102磁化，软铁棒102相互吸引，通过夹轴104的作用，使夹轴104下方的容纳腔101打开，玻璃球9掉出，滚动到测量盘1中。本实施例中测量盘1和玻璃球9均采用有机合成玻璃制成，减小了摩擦力且防止产生静电影响测量结果。

在壳体3侧面还设置有电源开关2、显示灯复位键6和求平均键7，复位键6在程序死机或开始新一轮计算时按下该键可使程序复位，求平均键7用于计算单片机12采样得到的数值平均；实际操作过程中，可经过多次采样，再进行计算。本实施例中，单片机12采用AT89C52型单片机。

为了便于携带，在壳体3顶端设置有把手4。

本实用新型在使用时，将测量仪平放在路面上，即将壳体3侧面所在面与路面接触；将壳体3放在路面高处，测量盘1的位置摆向路面较低处，使壳体3底面的长边与路面中线垂直，打开电源开关2，显示灯点亮，磁夹子10中的软铁棒102被通电线圈103磁化，使磁夹子10上端夹住，容纳腔101打开使玻璃球9掉出，同时，单片机12启发计时器；玻璃球9沿测量盘1自然滑落，碰到圆弧处触发压力传感器8，压力传感器8将信号传递给单片机12，单片机12计时结束，根据计时时间计算坡度值，经过信号放大器13和驱动器14在显示屏5上显示。玻璃球9运动的方向即为道路合成坡度的方向。

单片机12计算合成坡度的原理为：设合成坡度为I，测量盘1半径为R，重力加速度g，玻璃球9在测量盘1上运动时的加速度为a，玻璃球9从被磁夹子10放开到触发压力传感器8之间的运动时间t，合成坡度坡角为θ，由于tanθ＝I，根据

又 $a=g\sin \mathrm{\θ}=g\frac{\tan \mathrm{\θ}}{\sqrt{1+{\tan }^2\mathrm{\θ}}}=g\frac{I}{\sqrt{1+I^2}},$ 通过R，测得的时间t，重力加速度g，可以得到 $I=\frac{2R}{\sqrt{g^2{t}^4-4R^2}}.$

Claims (4)

1.一种道路合成坡度测量仪，其特征在于，包括壳体（3）和测量盘（1），所述的壳体（3）为长方体壳体，所述的测量盘（1）为空心的半圆柱状玻璃圆盘，壳体（3）的底面与测量盘（1）上长方形面贯连，壳体（3）底面的长边的长度与测量盘（1）的直径相同，壳体（3）底面的短边长度与测量盘（1）的厚度相同；所述的测量盘（1）的侧面均匀分布有压力传感器（8），测量盘（1）中的圆心位置安装有一个磁夹子（10），磁夹子（10）中设置有一个玻璃球（9）；所述的壳体（3）中设置有直流电源（11）、单片机（12）、信号放大器（13）和驱动器（14）；在壳体（3）的外侧设置有显示屏（5）；

所述的直流电源（11）分别与所述的压力传感器（8）、单片机（12）、信号放大器（13）、驱动器（14）、显示屏（5）和磁夹子（10）连接；所述的传感器连接单片机（12），单片机（12）依次通过信号放大器（13）和驱动器（14）与显示屏（5）连接。

2.如权利要求1所述的道路合成坡度测量仪，其特征在于，所述的磁夹子（10）包括线圈（103）和一个夹轴（104），夹轴（104）两侧对称设置一对夹壳，两个夹壳在夹轴（104）下方形成非封闭的用以容纳所述的玻璃球（9）的容纳腔（101），夹壳的上端为软铁棒（102），在软铁棒（102）上缠绕有线圈（103），该线圈（103）连接所述的直流电源（11）。

3.如权利要求1所述的道路合成坡度测量仪，其特征在于，在壳体（3）侧面还设置有电源开关（2）、显示灯、复位键（6）和求平均键（7），所述的电源开关（2）与直流电源（11）连接，所述的显示灯、复位键（6）和求平均键（7）均连接单片机（12）；在壳体（3）顶端设置有把手（4）。

4.如权利要求1所述的道路合成坡度测量仪，其特征在于，所述的单片机（12）采用AT89C52型单片机。

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