一种手持硬度计、硬度测量电路、测量方法与流程

1.本发明涉及一种电子产品技术领域，具体为一种手持硬度计、硬度测量电路、测量方法。


背景技术：

2.硬度测量装置用于测量各种材料的硬度，例如不锈钢、铸钢、合金工具钢等，通过硬度的测量能够有效的判断出材料的硬度是否合格，避免材料残次品的使用出现问题；
3.目前的硬度测量装置技术还不成熟，第一，在功能方面，菜单选择步骤繁琐，快捷按键设计较少，操作不够方便；第二，在电路设计方面，通过adc直接采集材料的硬度值对应的电压值给mcu，没有参考的基准电压作比较，导致采集的电压值转换为硬度值时误差极大，无法精准的测量的材料硬度值，对于硬度值不合格的材料使用时容易造成安全隐患；第三，在软件设计方面，将采集的多组电压值数据直接取平均值后计算硬度值，实际上，采集的多组电压值中包括了中线电压值，需要除去该中线电压值才是实际的电压值，若不出去中线电压值，导致最终转换的硬度值偏大，导致一些硬度值偏低的不合格的材料也合格了，该方法无法准确的计算硬度值；
4.现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种手持硬度计、硬度测量电路、测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.本发明提供如下技术方案一种手持硬度计、硬度测量电路、测量方法，其中，所述硬度测量电路，包括：信号放大电路、基准源电路、比较电路、adc和mcu；
7.所述信号放大电路设有一连接器接口，所述连接器接口外接硬度冲击检测装置，所述信号放大电路还设有放大所述电压信号的第一放大器，该电压信号通过电容c2串联连接电容c4再并联连接由电阻r1、r2和r4组成的电阻网络组成的滤波电路加载于所述第一放大器的正向输入端；
8.所述基准源电路包括：提供基准电压的芯片n3、第一分压电路、第二放大器、第二分压电路，该芯片n3提供的基准电压通过由电阻r10、r12和r8组成的第一分压电路加载于第二放大器的正向输入端，所述第二放大器的输出端通过耦接由电阻r9、r11和r13组成的第二分压电路，将由第一分压电路分压后的基准电压信号放大后再通过第二分压电路分压作为基准源的输出；
9.所述信号放大电路的输出端耦接到所述比较电路的正向输入端，且所述基准源电路的输出端耦接到比较电路的反向输入端，所述比较电路的输出端耦接adc，且adc耦接mcu，所述比较电路通过比较信号放大电路的电压信号与基准源提供的电压信号，输出电压信号并加载到adc的电压信号采集端，adc将采集的电压信号传输到mcu进行信号处理；
10.所述硬度计包括：连接硬度冲击检测装置的拔插接口、显示屏1和操作面板，所述
拔插接口的一端耦接信号放大电路的连接器接口，且另一端外接硬度冲击检测装置；
11.所述操作面板包括：菜单功能按键、测量材料选择按键、返回到主菜单按键、工作可持续时间按键、取消按键、硬度测量范围按键、测量方向按键、方向选择按键、返回按键、确认按键、电源按键、数据打印按键、数据存储按键和暂停按键；
12.所述硬度测量方法，具体方法步骤为：
13.首先，发送中断，读取adc采样电压值300次，其次，取冲击电压值和回弹电压值，然后，延时并清除中断，置位测量标志，再采集中线电压，去除最大值和最小值并取平均值，最后根据公式：hl＝1000vb/va，计算硬度值。
14.有益效果
15.(1)本发明除了设有菜单功能按键，可以通过f1按键、f2按键、f3按键和f4按键，用于选择显示屏中的菜单，并进行选定、切换和翻页之外，还设有测量材料选择按键、硬度测量范围按键、测量方向按键、数据打印按键、数据存储按键等快捷按键，使用方便且操作便捷；
16.(2)本发明在硬度测量电路中设有基准源电路，基准源电路提供基准电压，通过该基准电压与硬度冲击检测装置转换的电压信号进行比较后，为adc采样电压信号提供基准点，使得adc采集的电压信号更加的准确，转换为硬度值时误差极小；
17.(3)本发明在硬度测试方法设计中，将冲击电压值减去中线电压值作为实际的冲击电压值vb，将回弹电压值减去中线电压值作为实际的回弹电压值va，并根据公式：hl＝1000vb/va，计算得到的硬度值hl更加的精确。
附图说明
18.图1为本发明硬度计的正面结构示意图；
19.图2为本发明硬度计的拔插接口示意图；
20.图3为本发明硬度测量电路的电路图；
21.图4为本发明硬度测量电路的基准源电路的具体电路图；
22.图5为本发明的硬度计的硬度测量方法的流程图。
具体实施方式
23.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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的领域普通技术人员在没有做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。
24.参考图3和图4，一方面，本发明提供如下技术方案一种硬度测量电路，包括：信号放大电路、基准源电路、比较电路、adc和mcu；
25.所述信号放大电路设有一连接器接口，所述连接器接口外接硬度冲击检测装置，且该连接器接口内部设有线圈，能够将硬度冲击检测装置回击后的硬度值转换为电压信号，所述信号放大电路还设有放大所述电压信号的第一放大器，该电压信号通过电容c2串联连接电容c4再并联连接由电阻r1、r2和r4组成的电阻网络组成的滤波电路加载于所述第一放大器的正向输入端；
26.所述基准源电路包括：提供基准电压的芯片n3、第一分压电路、第二放大器、第二分压电路，该芯片n3提供的基准电压通过由电阻r10、r12和r8组成的第一分压电路加载于第二放大器的正向输入端，所述第二放大器的输出端通过耦接由电阻r9、r11和r13组成的第二分压电路，将由第一分压电路分压后的基准电压信号放大后再通过第二分压电路分压作为基准源的输出；
27.所述信号放大电路的输出端耦接到所述比较电路的正向输入端，且所述基准源电路的输出端耦接到比较电路的反向输入端，所述比较电路的输出端耦接adc，且adc耦接mcu，所述比较电路通过比较信号放大电路的电压信号与基准源提供的电压信号，输出电压信号并加载到adc的电压信号采集端，adc将采集的电压信号传输到mcu进行信号处理；
28.目前的常规技术手段没有设计基准源电路，直接将硬度冲击检测装置转换的电压信号通过放大器供给adc采样，这样adc采集到的电压信号不够精准，会对后续的硬度转换计算造成很大的误差影响，本发明的基准源电路提供基准电压，通过该基准电压与硬度冲击检测装置转换的电压信号进行比较后，为adc采样电压信号提供基准点，使得adc采集的电压信号更加的准确，转换为硬度值时误差极小；
29.硬度冲击检测装置在测量硬度时，通过硬度冲击检测装置内部的冲头以一定的速度冲击待测物体的表面在回弹回来，所以该冲头具有冲击速度和回弹速度，且冲击速度和回弹速度分别对应着相应的电压，冲击速度和回弹速度以冲击电压和回弹电压的形式依次传输到所述硬度测量电路进行电压处理，该电压通过adc采集后通过mcu根据公式hl＝1000v1/v2计算得出硬度值，其中，hl表示硬度值，v1表示冲击速度，v2表示回弹速度；
30.本发明在硬度测量电路中设有的基准源电路提供基准电压，通过该基准电压与硬度冲击检测装置转换的电压信号进行比较后，为adc采样电压信号提供基准点，使得adc采集的电压信号更加的准确，转换为硬度值时误差极小。
31.参考图1和图2，再一方面，本发明公开另一实施例，一种手持硬度计，包括：连接硬度冲击检测装置的拔插接口、显示屏1和操作面板，所述拔插接口的一端耦接信号放大电路的连接器接口，且另一端外接硬度冲击检测装置；
32.所述操作面板包括：菜单功能按键2、测量材料选择按键3、返回到主菜单按键4、工作可持续时间按键5、取消按键6、硬度测量范围按键7、测量方向按键8、方向选择按键9、返回按键10、确认按键11、电源按键12、数据打印按键13、数据存储按键14和暂停按键15。
33.使用步骤：
34.首先将硬度冲击检测装置的插头与硬度计的拔插接口连接，再通过电源按键启动硬度计，电源接通后硬度计进入硬度测量状态；将硬度冲击检测装置的冲头按照某个方向对准待测体，通过测量方向按键在垂直向下、斜向下、水平方向、斜向上和垂直向上中选择一个方向与冲头方向匹配，需要将冲头的冲击方向与待测体的测试面垂直；对硬度冲击检测装置测试点进行校准，先后校准取6次，并取该6次校准的平均值，并对该6次校准的数据与所述平均值进行比较，应当满足该6次校准数据与所述平均值的误差在
±
15-20hl之间；测量时，将硬度冲击检测装置的内的冲击头释放，冲击待测体表面，会形成反弹，硬度冲击检测装置将冲击速度与反弹速度转换为电压值，通过硬度测量电路测量出来，mcu通过公式hl＝1000v1/v2将冲击速度电压值v1和反弹速度电压值v2计算得到相应的硬度值，再通过显示屏显示出来；
35.在测量过程中，所述菜单功能按键2包括：f1按键、f2按键、f3按键和f4按键，用于选择显示屏1中的菜单，并进行选定、切换和翻页；
36.所述测量材料选择按键3用于选择测量的材料，包括：不锈钢、铸钢、合金工具钢、铸铝合金、铜锌合金、锻钢、青铜、黄铜、铸铁等材料；
37.所述返回到主菜单按键4，用于将显示屏中的当前操作返回到测量前的初始状态也菜单页面；
38.所述工作可持续时间按键5，用于查看已经工作的时间以及还可以持续工作的时间；
39.所述取消按键6用于取消当前的操作；
40.所述硬度测量范围按键7用于选择测量范围在150-980hl之间；
41.所述测量方向按键8用于选择方向，包括：垂直向下、斜向下、水平方向、斜向上和垂直向上；
42.所述方向选择按键9用于选择菜单，包括：向上按键、向下按键、向左按键和向右按键；
43.所述返回按键10用于返回当前的操作到上一步操作；
44.所述确认按键11用于确认当前的操作，进行下一步操作；
45.所述电源按键12用于为硬度计内部的电路进行供电，启动硬度计仪器；
46.所述数据打印按键13用于通过蓝牙连接外接打印机，打印当前选择页面的数据；
47.所述数据存储按键14用于储存当前页面的数据，且能够存储1200次测量数据；
48.所述暂停按键15用于将测量的数据暂时在显示屏中停住，便于观察和记录。
49.本发明除了设有菜单功能按键，可以通过f1按键、f2按键、f3按键和f4按键，用于选择显示屏中的菜单，并进行选定、切换和翻页之外，还设有测量材料选择按键、硬度测量范围按键、测量方向按键、数据打印按键、数据存储按键等快捷按键，使用方便且操作便捷。
50.参考图5，再一方面，本发明还公开了另一实施例，一种硬度测量方法，包括：
51.①
发送中断，读取adc采样电压值300次；具体的，当硬度冲击检测装置释放后，信号放大电路的连接器接口处会产生一个中断，当中断到来后，mcu反复读取adc采集的电压值300次；
52.②
取冲击电压值和回弹电压值；具体的，读取的电压值中包括正电压和负电压，将读取的正电压值作为冲击电压值，将负电压值作为回弹电压值，并存储到同一个数组中进行处理；
53.③
延时并清除中断，置位测量标志；具体的，当读取完300组电压值后，作延时200ms并清除中断，且置位测量标志1，不再继续读取adc采样的电压值；
54.④
采集中线电压，去除最大值和最小值并取平均值；具体的，基准源提供一个中线电压值，作读取6次该中线电压值，并去除最大值和最小值并值取平均值作为中线电压值；
55.⑤
计算硬度值；具体的，将步骤
②
中的冲击电压值减去步骤
④
中的中线电压值作为实际的冲击电压值vb，将步骤
②
中的回弹电压值减去步骤
④
中的中线电压值作为实际的回弹电压值va，根据公式：hl＝1000vb/va，计算得到硬度值hl。
56.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等
同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。