專利名稱：一種不規(guī)則區(qū)域的面積測量儀的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種能夠?qū)Σ灰?guī)則區(qū)域的面積進行快速精確測量的面積測量儀。
背景技術(shù)：
目前使用較為廣泛的面積測量儀均以GPS定位作為面積測量技術(shù)的核心，而這種 技術(shù)具有如下缺點由于GPS定位的誤差半徑約為15米，因此這類以GPS為核心的面積測 量儀無法對小面積(1000平方米以下)不規(guī)則區(qū)域進行精確測量。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)Σ灰?guī)則區(qū)域的面積進行快速精確測量的面 積測量儀。為達到以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的一種不規(guī)則區(qū)域的 面積測量儀，其特征在于，包括一個信號發(fā)射器、一個設置有信號接收桿的主機，信號接收 桿中間設置有一個電磁波接收端，信號接收桿兩端分別設置有超聲波接收端；將主機放置 在被測區(qū)域內(nèi)的任意位置，手持信號發(fā)射器沿被測區(qū)域邊界移動，信號發(fā)射器發(fā)射電磁波 脈沖被接收桿的電磁波接收端接收，并送至主機；信號發(fā)射器同時發(fā)射超聲波脈沖被超聲 波接收端接收，并送至主機；主機實時地計算出當前信號發(fā)射器位置的坐標，當信號發(fā)射器 沿被測區(qū)域邊界移動一周之后，主機獲得被測區(qū)域邊界坐標的二維數(shù)組，根據(jù)該二維數(shù)組 計算出被測區(qū)域的面積。上述方案中，所述信號發(fā)射器包括一個矩形波產(chǎn)生電路、一個超聲波信號產(chǎn)生電 路、一個超聲波信號發(fā)射電路、一個電磁波信號產(chǎn)生電路、一個電磁波信號發(fā)射電路和兩個 調(diào)幅電路。矩形波產(chǎn)生電路的輸出端分成兩路分別接入兩個調(diào)幅電路的一個輸入端，超聲 波信號產(chǎn)生電路和電磁波信號產(chǎn)生電路分別與兩個調(diào)幅電路的另一個輸入端相連；其中， 輸入端連接超聲波信號產(chǎn)生電路的調(diào)幅電路，其輸出端連接超聲波信號發(fā)射電路；輸入端 連接電磁波信號產(chǎn)生電路的調(diào)幅電路，其輸出端連接電磁波信號發(fā)射電路。主機由兩個超聲波接收電路、一個電磁波接受電路、一個單片機系統(tǒng)、一個溫度傳 感器和一個顯示器組成。超聲波接收電路、電磁波接收電路及溫度傳感器分別與單片機系 統(tǒng)的三個輸入端連接，單片機系統(tǒng)的輸出端連接顯示器。本實用新型具有如下優(yōu)點1.由于定位誤差小(誤差半徑小于0.5米，且隨著被 測面積的減小而減小)，因此可以對面積較小的區(qū)域(面積小于1000平方米)進行精確的 面積測量。2.操作簡單，隨意擺放好主機后只需手持發(fā)射器繞不規(guī)則區(qū)域的邊界走一圈即可 測量出面積。

圖1為本實用新型面積測量儀的結(jié)構(gòu)示意，其中1為信號發(fā)射器，2為主機，3和4 為超聲波接收端，5為電磁波接收端。
3[0011]圖2為圖1中信號發(fā)射器結(jié)構(gòu)框。圖3為圖1中主機的結(jié)構(gòu)框圖。圖4-圖8為面積的計算示例。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。如圖1所示，一種能夠?qū)Σ灰?guī)則區(qū)域的面積進行快速精確測量的面積測量儀，包 含一個信號發(fā)射器1、一個設置有信號接收桿的主機2，信號接收桿由兩個超聲波接收端3、 4和一個電磁波接收端5組成。電磁波接收端5正好在超聲波接收端3、4中間，超聲波接收 端3、4的間距為0. 5m。如圖2所示，信號發(fā)射器1由一個矩形波產(chǎn)生電路11、一個超聲波信號產(chǎn)生電路 9、一個超聲波信號發(fā)射電路14、一個電磁波信號產(chǎn)生電路10、一個電磁波信號發(fā)射電路15 和兩個調(diào)幅電路12、13組成，矩形波產(chǎn)生電路11的輸出端分成兩路并分別接入調(diào)幅電路 12、13的輸入端，調(diào)幅電路12、13的另一個輸入端分別與超聲波信號產(chǎn)生電路9的輸出端及 電磁波信號產(chǎn)生電路10的輸出端相連，調(diào)幅電路12、13的輸出端分別與超聲波信號發(fā)射電 路14及電磁波信號發(fā)射電路15相連，超聲波信號產(chǎn)生電路9、電磁波信號產(chǎn)生電路10及矩 形波產(chǎn)生電路11的輸出信號經(jīng)調(diào)幅電路12、13調(diào)幅后分別通過超聲波信號發(fā)射電路14、電 磁波信號發(fā)射電路15將信號發(fā)出。如圖3所示，主機2由兩個超聲波接收電路6、7(分別連接兩個超聲波接收端3、 4)；一個電磁波接收電路8 (連接電磁波接收端5)、一個單片機系統(tǒng)、一個溫度傳感器和一 個顯示器組成，超聲波接收電路6、超聲波接收電路7、電磁波接收電路8及溫度傳感器的 輸出端分別與單片機系統(tǒng)的三個輸入端連接，單片機系統(tǒng)的輸出端與顯示器的輸入端連 接，當電磁波接收電路8接收到電磁脈沖信號時，單片機系統(tǒng)就會立即開始計時，并分別記 錄兩個超聲波接收電路6、7接收到超聲波脈沖信號的兩個時間，溫度傳感器采集當前的環(huán) 境溫度并將溫度信號傳遞給單片機系統(tǒng)，隨后，單片機系統(tǒng)根據(jù)當前溫度計算出當前聲速， 并根據(jù)計時所得到的時間分別計算超聲波聲源與兩個超聲波接收電路6、7之間的距離，最 后，根據(jù)余弦公式及兩個超聲波接收電路6、7之間的距離計算出超聲波聲源相對于兩個 超聲波接收電路6、7的位置，當測量人員手持信號發(fā)射器1繞被測區(qū)域一周之后單片機系 統(tǒng)便計算出被測區(qū)域的邊界數(shù)據(jù)，對此邊界數(shù)據(jù)進行面積計算后將結(jié)果輸出在顯示器上。將主機2放置在不規(guī)則區(qū)域內(nèi)的任意位置，手持信號發(fā)射器1沿被測區(qū)域邊界移 動，移動過程中，信號發(fā)射器不斷發(fā)射超聲波脈沖與電磁波脈沖，接收桿接收到脈沖后將信 號傳給主機，主機實時地計算出當前信號發(fā)射器位置的坐標。當測試人員手持信號發(fā)射器 沿被測區(qū)域邊界移動一周之后，被測區(qū)域的邊界坐標就被記錄下來并以一個二維數(shù)組存儲 在單片機系統(tǒng)中。原理如下信號發(fā)射器1通過電磁波信號發(fā)射電路15、超聲波信號發(fā)射電路14同 時發(fā)射出一束電磁波脈沖和一束超聲波脈沖，當電磁波接收端5接收到這束電磁波脈沖時 開始計時，并在隨后記錄超聲波接收端3和4接收到這束超聲波的時間(分別記為 μ )。 跟據(jù)當前溫度(由溫度傳感器獲得，如圖3)所對應的聲速以及l(fā)^t -可計算出信號發(fā)射
器1與兩個超聲波接收端3、4的距離“-,跟據(jù)余弦定理及兩個超聲波接收端3、4之間的距離可計算出信號發(fā)射器1當前所處的坐標(3與4的中點為坐標原點，經(jīng)過3與4的 直線為χ軸)。單片機系統(tǒng)對所得二維數(shù)組進行計算，從而得到被測區(qū)域的面積，最后將此面積 輸出到顯示器。面積計算過程如下(1)對多邊形的頂點進行隔點連線，從而使現(xiàn)有多變形的頂 點減少為原來的一半左右。(2)對連線后所形成的三角形進行面積計算，并判斷此三角形位于原多邊形的內(nèi) 部還是外部，若在內(nèi)部則將此三角形面積乘以1，若在外部則乘以-1。(3)重復1和2，直到原多邊形被完全分割成三角形。如圖4、5、6、7、8所示。(4)將所有帶有正負號的三角形面積相加，即得到被測區(qū)域的面積。
權(quán)利要求一種不規(guī)則區(qū)域的面積測量儀，其特征在于，包括一個信號發(fā)射器、一個設置有信號接收桿的主機，信號接收桿中間設置有一個電磁波接收端，信號接收桿兩端分別設置有超聲波接收端；將主機放置在被測區(qū)域內(nèi)的任意位置，手持信號發(fā)射器沿被測區(qū)域邊界移動，信號發(fā)射器發(fā)射電磁波脈沖被接收桿的電磁波接收端接收，并送至主機；信號發(fā)射器同時發(fā)射超聲波脈沖被超聲波接收端接收，并送至主機；主機實時地計算出當前信號發(fā)射器位置的坐標，當信號發(fā)射器沿被測區(qū)域邊界移動一周之后，主機獲得被測區(qū)域邊界坐標的二維數(shù)組，根據(jù)該二維數(shù)組計算出被測區(qū)域的面積。
2.如權(quán)利要求1所述的不規(guī)則區(qū)域的面積測量儀，其特征在于，所述信號發(fā)射器包括 一個矩形波產(chǎn)生電路、一個超聲波信號產(chǎn)生電路、一個超聲波信號發(fā)射電路、一個電磁波信 號產(chǎn)生電路、一個電磁波信號發(fā)射電路和兩個調(diào)幅電路；矩形波產(chǎn)生電路的輸出端分成兩 路分別接入兩個調(diào)幅電路的一個輸入端，超聲波信號產(chǎn)生電路和電磁波信號產(chǎn)生電路分別 與兩個調(diào)幅電路的另一個輸入端相連；其中，輸入端連接超聲波信號產(chǎn)生電路的調(diào)幅電路， 其輸出端連接超聲波信號發(fā)射電路；輸入端連接電磁波信號產(chǎn)生電路的調(diào)幅電路，其輸出 端連接電磁波信號發(fā)射電路。
3.如權(quán)利要求1所述的不規(guī)則區(qū)域的面積測量儀，其特征在于，主機由兩個超聲波接 收電路、一個電磁波接受電路、一個單片機系統(tǒng)、一個溫度傳感器和一個顯示器組成；超聲 波接收電路、電磁波接收電路及溫度傳感器分別與單片機系統(tǒng)的三個輸入端連接，單片機 系統(tǒng)的輸出端連接顯示器。
專利摘要本實用新型公開了一種不規(guī)則區(qū)域的面積測量儀，其特征在于，包括一個信號發(fā)射器、一個設置有信號接收桿的主機，信號接收桿中間設置有一個電磁波接收端，信號接收桿兩端分別設置有超聲波接收端；將主機放置在被測區(qū)域內(nèi)的任意位置，手持信號發(fā)射器沿被測區(qū)域邊界移動，信號發(fā)射器發(fā)射電磁波脈沖被接收桿的電磁波接收端接收，并送至主機；信號發(fā)射器同時發(fā)射超聲波脈沖被超聲波接收端接收，并送至主機；主機實時地計算出當前信號發(fā)射器位置的坐標，當信號發(fā)射器沿被測區(qū)域邊界移動一周之后，主機獲得被測區(qū)域邊界坐標的二維數(shù)組，根據(jù)該二維數(shù)組計算出被測區(qū)域的面積。
文檔編號G01S11/14GK201740871SQ20102019439
公開日2011年2月9日 申請日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者孟兵 申請人:西安交通大學