一种超声波地面面积测量装置的制作方法

本实用新型涉及声波测量技术领域，具体涉及一种采用超声波测量地面面积的装置。

背景技术：

生活中，我们通常在农业生产、地质勘探、建筑等行业中都需要比较精准的面积测量。然而，普通的通过卷尺测量和估量法，得到的土地面积与实际偏差较大;同时，因测量难度大、测量结果耗时长等原因，这种测量方式逐步淘汰。在当前的面积测量应用中，常将地面看成不规则的多边形组合，通过定位各个角点平面坐标，算出该不规则多边形地面的面积，由于地势不平坦，有的坐标点高度不在同一水平面，导致误差较大。

本实用新型主要采用的计算超声波发射装置与待测物体距离的方式，由江西理工大学学报中《超声波测距系统中抗干扰措施的研究》提出的温度和声波在空气中传播的速度关系式为：d=v∙△t∕2，v=331.45+0.61∙T（m∕s）；其中d为超声波装置到待测物体之间的距离，v为声波在空气中传播的速度，T为超声波传感器所处的环境温度值。

在公开号CN206709795U中，公开一个名称为“一种快速测量土地面积仪”的实用新型，包括测距仪、移动反射体、处理器， 所述测距仪有两个，测距仪包括脚架、平台、伸缩臂、转盘、雷达测距装置，所述平台下表面 安装脚架，所述伸缩臂的下端与平台的上表面连接，伸缩臂的上端与转盘的下表面连接，所 述雷达测距装置安装在转盘的上表面，两个雷达测距装置与处理器连接，所述移动反射体 能够反射雷达波。

上述实用新型专利还存在的缺陷在于：1、由于雷达测量范围有限，两个雷达测距仪扫描范围交叉部分的的前端为整个测量仪的盲点，该盲点容易造成测量的范围局限性；2、雷达测量仪虽然测量距离远，较为精准，但是造价成本高于一般的距离测量装置；3、雷达相对于测量在高空中的物体更加精准，地面或者水下的物体可能有多种电子产品发出的电信号干扰雷达测量距离的精准度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供了一种结构组成简单，能精准测量距离和地面面积的超声波面积测量装置；解决了现有面积测量仪因为测量范围和测量环境的局限性，导致测量精确度失准的问题。

本实用新型提出的一种超声波地面面积测量装置，包括有超声波距离测量仪、移动反射体和处理单元，超声波距离测量仪包括发射端、接收端、转换电路和计时器，发射端和接收端同为一个发射接收屏，转换电路用于电信号和超声波的相互转化；移动反射体用于反射超声波信号，处理单元用于计算超声波距离测量仪测量物体的移动面积，超声波距离测量仪底部设有支撑架和转动盘，支撑架上固定有温度传感器，转动盘上固定超声波距离测量仪，处理单元与超声波距离测量仪和温度传感器连接。

本实用新型的工作原理在于，1、利用背景技术中提出的超声波在空气中传播，使用温度传感器测量待测物体所在环境温度，考虑到环境温度的影响，计算出的超声波在指定的环境范围内传播速度更加精准。2、由超声波距离测量仪设置的计时器测量的时间，结合该环境的超声波移动速度得到移动反射体与超声波距离测量仪之间的距离。3、以超声波距离测量仪作为坐标原点，移动反射体移动的路径围成的平面图形作为待测面积。4、面积计算方法主要采用两种方式：其一，利用移动反射体在两个不同时间点的坐标与超声波距离测量仪作为坐标原点所围成的图形，计算出两个不同时间点的面积，把整个移动反射体移动的路径围成的平面图形以坐标原点为基点，划分为多个时间段与坐标围成的图形，最后计算划分的图形之和，即为移动反射体移动的面积；其二，利用移动反射体在一个较长的时间段内，多个时间节点的距离与坐标原点所形成的多个时间节点的坐标，拟合为一个曲线方程，利用高等数学中的二阶导数求得该移动反射体在一个较长的时间段内的面积，最后通过多个时间段的面积之和得到整个移动反射体移动路径所围成的面积。

本实用新型的使用原理在于，本实用新型主要使用在农业生产、地质勘探、建筑等行业中都需要比较精准的面积测量。首先，移动反射体放置在待运行的物体上，也可以由人携带移动反射体，围绕超声波距离测量仪行走一个封闭的几何图案；然后，通过本实用新型的工作原理，基于温度传感器和超声波距离测量仪测出移动反射体之间的距离，在移动反射体移动过程中，可以根据移动反射体的移动变化角度，调节支撑架上的转动盘，由转动盘的转动控制固定在转动盘上的超声波距离测量仪转动相同的角度，有效防止移动反射体移动出超声波距离测量仪测量距离的范围，使得测量结果更加精准；最后，根据计时器测量的不同时间段，超声波距离测量仪与移动反射体之间的距离和角度变化，通过处理单元计算出移动反射体围绕超声波距离测量仪移动的封闭几何图案。

本实用新型的一种超声波地面面积测量装置有益效果为，本实用新型的结构简单，造价成本低，相对于雷达测量面积的仪器成本较低，使用者测量面积时，使用起来便捷、方便。同时，超声波距离测量仪比雷达距离测量仪使用环境范围更广，雷达距离测量仪仅仅只能使用在高空中。通过转动盘转动带动超声波距离测量仪随着移动反射体的移动而转动相应的角度，使超声波测量范围更广，在测量范围内没有盲点产生，通过温度传感器测量待测量土地面积范围内的空气温度，根据超声波传播温度补偿原理，使超声波距离测量仪实现更加精准的测量与移动反射体之间的距离，进而提高测量的面积准确度。

进一步地，超声波距离测量仪上设有角度传感器，角度传感器与处理单元连接。角度传感器能够更加精确的判断移动反射体移动的角度大小，便于超声波距离测量仪配合转动相应的角度，保证整个超声波地面面积测量装置测量数据的精准度。

进一步地，转动盘上端设有两个及以上超声波距离测量仪。多个超声波距离测量仪能覆盖的盲点越多，同时在不需要转动盘转动就能实现面积的测量。

进一步地，移动反射体为空心的金属球，金属球上设有定位装置。空心的金属球反射超声波的效果越好，使超声波能有效的无变化的反射回超声波距离测量仪；定位装置辅助超声波距离测量仪和角度传感器对装有移动反射体的物体移动位置和角度的判断。

进一步地，超声波地面面积测量装置上还设有显示器，该显示器与处理单元连接。显示器显示各个过程中产生的过程数据和最终测量结果，减少人员测量计算的过程，提高使用者的便捷性。

进一步地，超声波地面面积测量装置上还设有验证单元，该验证单元为激光测距仪，激光测距仪与处理单元连接。增设激光测距仪作为验证不同环境下利用温度补偿计算法的超声波距离测量仪所测得的数据是否准确，同时通过激光测距仪和角度传感器的配合使用，对移动反射体移动的距离与超声波距离测量仪所成角度的精确快速判断，减少处理单元计算多个数据的复杂度，提高整个超声波地面面积测量装置运作的快捷性。

进一步地，转动盘内置有转动电机，转动电机与处理单元连接。转动电机配合角度传感器、激光测距仪和定位装置，快速定位移动反射体围绕超声波地面面积测量装置转过的角度；通过角度传感器检测到移动反射体移动的距离和方向，判断转过的角度，数据传递至处理单元，由处理单元控制转动电机转动功率和角度，进而控制超声波距离测量仪转过的角度。

附图说明

图1为本实用新型的一种超声波地面面积测量装置立体结构示意图；

图2为本实用新型的一种超声波地面面积测量装置俯视图；

图3为本实用新型的一种超声波地面面积测量装置移动反射体的剖面图；

图4为本实用新型的一种超声波地面面积测量装置内部控制连接图；

其中：1.超声波距离测量仪；2.移动反射体；3.支撑架；4.转动盘；5.温度传感器；6.角度传感器；7.定位装置；8.显示器；9.激光测距仪；10.转动电机；11.发射接收屏；12.处理单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的一种超声波地面面积测量装置作进一步的说明。

如图1、图2、图3、图4所示，一种超声波地面面积测量装置，包括有超声波距离测量仪1、移动反射体2和处理单元12，超声波距离测量仪1包括发射端、接收端、转换电路和计时器，发射端和接收端同为一个发射接收屏11，转换电路用于电信号和超声波的相互转化；移动反射体2用于反射超声波信号，处理单元12用于计算超声波距离测量仪1测量物体的移动面积，超声波距离测量仪1底部设有支撑架3和转动盘4，支撑架3上固定有温度传感器5，转动盘4上固定超声波距离测量仪1，处理单元12与超声波距离测量仪1和温度传感器5连接。

本实用新型的工作原理在于，1、利用背景技术中提出的超声波在空气中传播，使用温度传感器5测量待测物体所在环境温度，考虑到环境温度的影响，计算出的超声波在指定的环境范围内传播速度更加精准。2、由超声波距离测量仪1设置的计时器测量的时间，结合该环境的超声波移动速度得到移动反射体2与超声波距离测量仪1之间的距离。3、以超声波距离测量仪1作为坐标原点，移动反射体2移动的路径围成的平面图形作为待测面积。4、面积计算方法主要采用两种方式：其一，利用移动反射体2在两个不同时间点的坐标与超声波距离测量仪1作为坐标原点所围成的图形，计算出两个不同时间点的面积，把整个移动反射体2移动的路径围成的平面图形以坐标原点为基点，划分为多个时间段与坐标围成的图形，最后计算划分的图形之和，即为移动反射体2移动的面积；其二，利用移动反射体2在一个较长的时间段内，多个时间节点的距离与坐标原点所形成的多个时间节点的坐标，拟合为一个曲线方程，利用高等数学中的二阶导数求得该移动反射体2在一个较长的时间段内的面积，最后通过多个时间段的面积之和得到整个移动反射体2移动路径所围成的面积。

本实用新型的使用原理在于，本实用新型主要使用在农业生产、地质勘探、建筑等行业中都需要比较精准的面积测量。首先，移动反射体2放置在待运行的物体上，也可以由人携带移动反射体2，围绕超声波距离测量仪1行走一个封闭的几何图案；然后，通过本实用新型的工作原理，基于温度传感器5和超声波距离测量仪1测出移动反射体2之间的距离，在移动反射体2移动过程中，可以根据移动反射体2的移动变化角度，调节支撑架3上的转动盘4，由转动盘4的转动控制固定在转动盘4上的超声波距离测量仪1转动相同的角度，有效防止移动反射体2移动出超声波距离测量仪1测量距离的范围，使得测量结果更加精准；最后，根据计时器测量的不同时间段，超声波距离测量仪1与移动反射体2之间的距离和角度变化，通过处理单元12计算出移动反射体2围绕超声波距离测量仪1移动的封闭几何图案。

本实用新型的一种超声波地面面积测量装置有益效果为，本实用新型的结构简单，造价成本低，相对于雷达测量面积的仪器成本较低，使用者测量面积时，使用起来便捷、方便。同时，超声波距离测量仪1比雷达距离测量仪使用环境范围更广，雷达距离测量仪仅仅只能使用在高空中。通过转动盘4转动带动超声波距离测量仪1随着移动反射体2的移动而转动相应的角度，使超声波测量范围更广，在测量范围内没有盲点产生，通过温度传感器5测量待测量土地面积范围内的空气温度，根据超声波传播温度补偿原理，使超声波距离测量仪1实现更加精准的测量与移动反射体2之间的距离，进而提高测量的面积准确度。

超声波距离测量仪1上设有角度传感器6，角度传感器6与处理单元12连接。角度传感器6能够更加精确的判断移动反射体2移动的角度大小，便于超声波距离测量仪1配合转动相应的角度，保证整个超声波地面面积测量装置测量数据的精准度。

转动盘4上端设有两个及以上超声波距离测量仪1。多个超声波距离测量仪1能覆盖的盲点越多，同时在不需要转动盘4转动就能实现面积的测量。

移动反射体2为空心的金属球，金属球上设有定位装置7。空心的金属球反射超声波的效果越好，使超声波能有效的无变化的反射回超声波距离测量仪1；定位装置7辅助超声波距离测量仪1和角度传感器6对装有移动反射体2的物体移动位置和角度的判断。

超声波地面面积测量装置上还设有显示器8，该显示器8与处理单元12连接。显示器8显示各个过程中产生的过程数据和最终测量结果，减少人员测量计算的过程，提高使用者的便捷性。

超声波地面面积测量装置上还设有验证单元，该验证单元为激光测距仪9，激光测距仪9与处理单元12连接。增设激光测距仪9作为验证不同环境下利用温度补偿计算法的超声波距离测量仪1所测得的数据是否准确，同时通过激光测距仪9和角度传感器6的配合使用，对移动反射体2移动的距离与超声波距离测量仪1所成角度的精确快速判断，减少处理单元12计算多个数据的复杂度，提高整个超声波地面面积测量装置运作的快捷性。

转动盘4内置有转动电机10，转动电机10与处理单元12连接。转动电机10配合角度传感器6、激光测距仪9和定位装置7，快速定位移动反射体2围绕超声波地面面积测量装置转过的角度；通过角度传感器6检测到移动反射体2移动的距离和方向，判断转过的角度，数据传递至处理单元12，由处理单元12控制转动电机10转动功率和角度，进而控制超声波距离测量仪1转过的角度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，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。