专利名称：自定义型便携式床垫软硬度测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及床垫软硬度测试工具，具体涉及可自定义型的手持式床垫软硬度测量仪。
背景技术：
目前已存在一系列的海绵硬度标准及测量仪器，有海绵表面硬度计，海绵压陷硬度测量仪等(GB10807-2006软质泡沫聚合材料压陷性能测试标准)。床垫方面，国标(QBT1952.2-2011软体家具弹簧床垫)将床垫的软硬度分为十级，并且市场上也有一些按这个标准执行的软硬测量仪器。但是，在床垫销售过程中，这种十级的软硬度并没有流行起来。其原因是分级太细，人体不容易区分细微的软硬度区别，往往在店中花上半个小时，也分不清6级合适还是7级合适，分级太细给消费者造成区分困难。床垫也可不能像机械电子产品那样将软硬度做得很精确，生产中难以实现精确分级，工厂也不容易实现均一化生产。另一方面，分级太细也给产品的生产和管理带来麻烦，如果一个工厂有一百款产品，每款分五种软硬度，就是五百种产品，如果每款分为十种软硬度，就是一千种产品，这给产品管理仓储物流都带来很大的麻烦，所以，在国外床垫销售中，通常只分3-7级软硬度，一些公司按七级软硬度，一些公司按五级，按四级六级分的也有，宜家店里销售的床垫只分三级软硬度，分区越少对床垫生产和管理成本越低，越简单。但是，分级太少也不能满足消费者的需求，所以，各个公司根据自己的销售定位，采用不同的软硬度分级。市场上需要一种可以由用户根据自己的需要进行床垫软硬度分级定义的床垫软硬度测量仪器，并且市场也需要一种成本低廉的手持式轻便小仪器，方便在工厂进行测量，或者在床垫专卖店进行软硬度显示。
实用新型内容为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其采用压力传感器和位移传感器相结合对床垫的软硬度进行测量，结构简单、易于携带，并且用户可根据自己需要进行床垫的软硬度分级。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其包括:一压力传感器，用于获取对床垫用力时的压力信号；—位移传感器，用于获取所述用力对床垫表面造成凹陷的位移信号；一控制面板，所述控制面板包括:—微处理器,用于接收所述压力信号和位移信号，并结合压力信号和位移信号与其内设有的预设值进行比对；一触控屏，用于输入预设值至微处理器，并将所述比对的结果进行显示。作为本实用新型的改进，所述自定义型便携式床垫软硬度测量仪进一步包括内支架、外支架、手柄、压力传感器上连接轴、压力传感器下连接轴，所述压力传感器上连接轴固定连接于压力传感器的上端和手柄之间，所述压力传感器下连接轴的上端固定连接于压力传感器的下端，其下端作用于床垫的表面，所述内支架固定套接于压力传感器上连接轴的外围，内支架设置于外支架的内部并与外支架滑动连接，控制面板安装于外支架上，位移传感器固定于内支架上，该位移传感器的伸缩轴通过一位移传感器连接杆固定于外支架上。优选地，所述压力传感器下连接轴的下端还固定连接一压力圆盘。优选地，所述压力圆盘的直径为20厘米。作为内支架和外支架的一种滑动连接方式，所述内支架和外支架通过一导轨滑动连接。作为内支架和外支架的另一种滑动连接方式，所述内支架和外支架通过相互配合的内筒和外筒结构滑动连接。作为本实用新型的改进，所述自定义型便携式床垫软硬度测量仪进一步包括一零点平面板，所述零点平面板放置于床垫的表面，沿该零点平面板的高度方向设有一与外支架相匹配的镂空槽，外支架固定于该镂空槽的侧壁上。优选地，所述微处理器为单片机。优选地，所述控制面板进一步包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器电性连接于微处理器的输出端。优选地，所述位移传感器与微处理器之间、以及压力传感器与微处理器之间均电性连接一 A/D转换器。本实用新型的优点在于:1、通过压力传感器与位移传感器配合，测量出压陷深度(即位移)随压力变化曲线，以某个压力下的压陷深度来判断软硬度，通过与微处理器中的预设值进行比对，实现床垫软硬度的快速测量。2、结构简单、重量小、易于携带。2、用户可自行通过触控屏输入预设值，可实现根据自身需要确定软硬度的级别，达到灵活建立适合自己的床垫软硬度体系的目的。3、安装一个零点平面板，在测量中，这个零点平面板作为参考平面不随着压力圆盘向下移动，解决了没有位移量零点参考的问题，提高测量精准度。
图1是本实用新型自定义型便携式床垫软硬度测量仪的结构示意图；图2是本实用新型自定义型便携式床垫软硬度测量仪使用状态结构示意图；图3是图1中控制面板的电原理框图；图4为压陷深度随压力的变化曲线。其中:10、手柄；20、位移传感器；21、位移传感器连接杆；30、压力传感器；31、压力传感器上连接轴；32、压力传感器下连接轴；40、压力圆盘；50、控制面板；51、微处理器；52、触控屏；53、A/D转换器；54、A/D转换器；55、蜂鸣器；60、床垫；70、零点平面板；80、内支架；90、外支架。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:[0031]如图1-3所示，自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其包括用于获取对床垫用力时的压力信号的压力传感器30、用于获取所述用力对床垫表面造成凹陷的位移信号的位移传感器20、以及控制面板50，该控制面板50包括用于接收所述压力信号和位移信号，并结合压力信号和位移信号与其内设有的预设值进行比对的微处理器51、以及用于输入预设值至微处理器，并将所述比对的结果进行显示的触控屏52。本实用新型通过压力传感器30与位移传感器20配合，测量出床垫的压陷深度(即位移)随压力变化曲线，以某个压力下的压陷深度来判断软硬度，通过与微处理器中的预设值进行比对，实现床垫软硬度的快速测量，建立一个成本低廉的便携式床垫软硬度测量仪器。在本实用新型较佳的实施例中，微处理器51采用价格便宜的单片机例如AT89C51等。如图3所示，记录该便携式床垫软硬度测量仪器压向床垫的过程中，各点的压力和压陷位移变化值，分别通过压力传感器30和微处理器51之间的A/D转换器53以及位移传感器20和微处理器51之间的A/D转换器54将压力信号和位移信号转换成电信号，由微处理器51得到压陷深度随压力变化曲线，即该压力信号和位移信号之间的对应关系，触控屏52可显示在一定压力下，位移信号与预设值中的位移值进行比对，直接显示软硬度值，这是一个一位数带一位小数点的数值，如3.2,4.5等，当然，该触控屏52还可以直观显示对床垫的用力大小以及该力下床垫的凹陷深度，用户可根据对床垫的用力大小以及该力下床垫的凹陷深度来进行自身的预设值输入。作为本实用新型的改进，自定义型便携式床垫软硬度测量仪还包括内支架80、夕卜支架90、手柄10、压力传感器上连接轴31、压力传感器下连接轴32，压力传感器上连接轴31固定连接于压力传感器30的上端和手柄10之间，压力传感器下连接轴32的上端固定连接于压力传感器30的下端,其下端作用于床垫60的表面，内支架80固定套接于压力传感器上连接轴31的外围，内支架80设置于外支架90的内部并与外支架90滑动连接，内支架80和外支架90通过一导轨或者相互配合的滑槽和凸起结构实现滑动连接，当然，也可以采用内外筒套接能相对顺滑移动的结构实现滑动连接，控制面板50安装于外支架90上，位移传感器20固定于内支架80上,该位移传感器20的伸缩轴通过一位移传感器连接杆21固定于外支架上。从上述的结构可以看出，其结构简单、重量小，使用时可以手握手柄10对床垫用力，实现软硬度的测量，携带时也可以手握该手柄进行搬运。在本实用新型较佳的实施例中，内支架80和外支架90只起到一个相对运动，测量压陷距离的作用，所以，内支架80和外支架90可以是圆形的，也可以是方形，或者其它形状，只要保证圆盘向下压时，能使位移传感器20产生一个与床垫60表面之间的距离实现测量压陷深度即可。实际上，真实人体对软硬度的感受是，在某一力度压力下，压陷越深的感觉越软，当然，体重不同的人对软硬的感受是不一样的。所以，我们压力传感器下连接轴32的下端固定连接一压力圆盘40以给定的压力作为基准来比较床垫60的凹陷深度,压力圆盘40使用GB10807-2006软质泡沫聚合材料压陷性能测试标准中规定的直径20CM的标准圆盘。为防止测量时直接踩于床垫上造成的测量误差，作为本实用新型的改进，该自定义型便携式床垫软硬度测量仪还包括一用于设定零点平面的零点平面板70，零点平面板70放置于床垫的表面，沿该零点平面板的高度方向设有一与外支架90相匹配的镂空槽，夕卜支架90固定于该镂空槽的侧壁上，外支架90的底端位于零点平面板70的下平面上。为了避免压陷区对零点平面板70的影响，零点平面板70应该达到一定的跨度。圆盘式零点平面板由于压力轴离人体太远，不容易用力，所以，在本实用新型较佳的实施例中，零点平面板70采用长方形的，其长度为60CM以上，宽度可以为30CM左右，窄长方形结构不影响人站立手持式测量，安装一个零点平面板70，在测量中，这个零点平面板作为参考平面不随着压力圆盘向下移动，解决了没有位移量零点参考的问题，提高测量精准度。另外，在本实用新型较佳的实施例中，控制面板50进一步包括一蜂鸣器55，该蜂鸣器55电性连接于微处理器51的输出端，当压力达到一定值(预设值中的最大压力)可能会引起床垫的弹性不可逆回的变化，此时，蜂鸣器55报警。图4是压陷深度随压力的变化曲线，从中可以看到，在压力小的时候，曲线有交叉，规律不明显。从人体实际感受软硬度的角度来考虑，应该是压力越大，压陷深度越深。由于人体的体重和软硬感受各异，我们以20CM压力圆盘40下的压陷深度来统一描述软硬感受，正常体重的人，通常能接受的最软床垫的压陷深度大约为100-150mm，压到IOOmm中国人可能就感觉很软了，欧美人可能感觉压到150mm才算很软。由于本发明是一个可自定义软硬度的仪器，用户可以自行定义需要的软硬度级别。我们以压陷深度来评价软硬度，在给定的计算压力点下，压陷深度越大，床垫越软。从图4中可以看到，压力小于300N的时候，曲线规律不明显 ，有交叉和矛盾的地方，软的床垫在压力小的时候，有时显得比硬床垫压陷得还少。但是，过了 300N以后，就比较有规律，基本上都是压陷深度越大的越软。我们将300N-400N确定为下陷深度有规律的区域，在这个范围内的各个压力点，都可以用来比较压陷深度。用户可以自行决定最大软度时的压陷深度，例如，将最软的一级定义为压陷到120mm,如果他想分为六级，则每一级为20mm，如果他想分为五级，则每级压陷深度为24mm，为了求得压陷深度，我们还必须指定以哪个压力下的压陷深度作为软硬度级别的比较标准，如图4中，虽然确定每压陷20mm为一级，但是，在压力点15、16、17下比较压陷深度，得到的软硬度是不一样的。举例说明，在实验中我们选定340N为计算压力点，在340N压力下的压陷深度作为软硬度分级标准，先确定希望最软那一级的压陷深度是多少，例如选择最软一级为压陷到140mm，再确定想分多少级，例如分为七级，那么每一级的级差是20mm，于是，0-20mm是一级(超硬)，20-40mm是_■级(硬),40-60mm是二级(稍硬)，60-80mm是四级(中)，80-100mm为五级(稍软)，100-120mm为六级(软)，120-140是七级(超软)。每压陷2_软度增加0.1。用户可自行选择软硬度级差，修改测量压力值，建立自己的分级数，通过修改这几个参数来灵活地建立自己的软硬度体系。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，其包括: 一压力传感器，用于获取对床垫用力时的压力信号； 一位移传感器，用于获取所述用力对床垫表面造成凹陷的位移信号； 一控制面板，所述控制面板包括: 一微处理器，用于接收所述压力信号和位移信号，并结合压力信号和位移信号与其内设有的预设值进行比对； 一触控屏，用于输入预设值至微处理器，并将所述比对的结果进行显示。
2.根据权利要求1所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述自定义型便携式床垫软硬度测量仪进一步包括内支架、外支架、手柄、压力传感器上连接轴、压力传感器下连接轴，所述压力传感器上连接轴固定连接于压力传感器的上端和手柄之间，所述压力传感器下连接轴的上端固定连接于压力传感器的下端，其下端作用于床垫的表面，所述内支架固定套接于压力传感器上连接轴的外围，内支架设置于外支架的内部并与外支架滑动连接，控制面板安装于外支架上，位移传感器固定于内支架上，该位移传感器的伸缩轴通过一位移传感器连接杆固定于外支架上。
3.根据权利要求2所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述压力传感器下连接轴的下端还固定连接一压力圆盘。
4.根据权利要求3所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述压力圆盘的直径为20厘米。
5.根据权利要求2所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述内支架和外支架通过一导轨滑动连接。
6.根据权利要求2所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述内支架和外支架通过相互配合的内筒和外筒结构滑动连接。
7.根据权利要求2或3所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述自定义型便携式床垫软硬度测量仪进一步包括一零点平面板，所述零点平面板放置于床垫的表面，沿该零点平面板的高度方向设有一与外支架相匹配的镂空槽，外支架固定于该镂空槽的侧壁上。
8.根据权利要求1所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述微处理器为单片机。
9.根据权利要求1所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述控制面板进一步包括一蜂鸣器，所述蜂鸣器电性连接于微处理器的输出端。
10.根据权利要求1所述的自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其特征在于，所述位移传感器与微处理器之间、以及压力传感器与微处理器之间均电性连接一 A/D转换器。
专利摘要本实用新型提供自定义型便携式床垫软硬度测量仪，其包括一压力传感器，用于获取对床垫用力时的压力信号；一位移传感器，用于获取所述用力对床垫表面造成凹陷的位移信号；一控制面板，所述控制面板包括一微处理器，用于接收所述压力信号和位移信号，并结合压力信号和位移信号与其内设有的预设值进行比对；一触控屏，用于输入预设值至微处理器，并将所述比对的结果进行显示。本实用新型通过压力传感器与位移传感器配合，测量出压陷深度(即位移)随压力变化曲线，以某个压力下的压陷深度来判断软硬度，通过与微处理器中的预设值进行比对，实现床垫软硬度的快速测量，建立一个成本低廉的便携式床垫软硬度测量仪器。
文档编号G01N3/40GK203025056SQ20122075039
公开日2013年6月26日 申请日期2012年12月31日 优先权日2012年12月31日
发明者杨杰, 崔泳娴 申请人:广东睡眠一百分床垫网股份有限公司