一种行走式坡度测量仪的制作方法

本实用新型本实用新型涉及一种测量仪器，具体涉及一种行走式坡度测量仪。

背景技术：

由于受到自然条件和经济条件的制约，工程中道路经常呈现出一种有起伏和弯曲的空间带状，沿着道路中线竖直剖切再展开即可得到道路纵断面图。在纵断面图中能直观地反映出道路的起伏状况，其中，同一坡段任意两点的高差与其水平距离的比值被称为坡度，通常用百分数(％)表示。在道路纵断面设计过程中，坡度的设计至关重要，尤其在城市道路和高等级公路等车流量大、车速高的道路上，坡度的合理性影响到路段的服务水平和交通量，甚至是行车安全。现有的坡度测量仪器原理一般是通过调平坡度测量仪器刻度盘内部固定的气泡，调平后气泡所指的刻盘上的刻度即为此时坡度。但这种测量操作较为复杂，需要调平和人为读数，误差干扰较大且效率低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种行走式坡度测量仪器，操作简单，便于移动和携带，测量效率高，便于普及推广。

根据本实用新型的，行走式坡度测量仪包括车架；车轮，所述车轮设置于所述车架上；GPS高程测量系统，所述GPS高程测量系统包括高程测量触发装置，GPS高程测量仪、数据处理和显示装置以及控制电路，所述高程测量触发装置设置于所述车轮上，所述GPS高程测量仪及所述数据处理和显示装置均固定于所述车架上，所述控制电路分别电连接所述高程测量触发装置和GPS高程测量仪，用于接收所述高程测量触发装置给出的触发信号并根据所述触发信号控制所述GPS高程测量仪进行测量，所述GPS高程测量仪电连接所述数据处理和显示装置，并将测量数据传送到所述数据处理和显示装置。

由此，在使用仪器进行坡度测量时，只需要推动仪器沿坡面平稳移动即可测得大量数据，测量过程中不需要架设仪器，简单快捷，且测量结果经处理后可以通过显示装置展现，更加直观，便于储存和使用。

具体的，所述数据处理和显示装置实际上是具有特定计算功能的微机，包括CPU、数据传输模块和显示屏等，将其安装在车架手柄前端，主要用于接收GPS高程测量仪传来的地面测量点的高程信息，进行相关运算，并通过屏幕显示出当前坡度。

根据本实用新型的实施例，所述高程测量触发装置为压敏传感器，所述压敏传感器至少为一个，所述压敏传感器固定于所述车轮轮胎近地面端，所述控制电路分别电连接所述压敏传感器和所述GPS高程测量仪用于接收所述压敏传感器给出的触发信号并根据所述触发信号控制所述GPS高程测量仪对与压敏传感器相作用的地面测量点进行高程测量。

由此，行进的过程中，压敏传感器随着车轮转动，转动到一定位置，地面与压敏传感器相互作用，压敏传感器发出触发信号，控制所述GPS高程测量仪对地面测量点进行高程测量，并将信息传送到数据处理和显示器装置。

根据本实用新型的实施例，所述压敏传感器为4个，各所述传感器沿所述车轮轮胎圆周均匀分布。

由此，可以满足测量的精度要求。

可选的，所述压敏传感器可以大于4个。由此，可以根据需要调节其触发周期，分别完成高精度和低精度的测量要求。

根据本实用新型的实施例，所述车轮的轮径在50mm-150mm之间。

由此，在该尺寸下，仪器具有较高的精度和效率。

根据本实用新型的实施例，所述行走式坡度测量仪的全高在 900-1300mm。

由此，携带和使用都很方便。

根据本实用新型的实施例，所述车轮包括前轮和后轮，所述前轮和后轮分别设置于所述车架的前端和后端，所述压敏传感器设置于所述前轮上。

由此，压敏传感器设置于所述前轮上，使用方便且便于观察和控制。

根据本实用新型的实施例，所述前轮和后轮的直径相等，所述前轮和后轮的直径在80mm-100mm之间。

根据本实用新型的实施例，所述前轮轴心和所述后轮轴心所在的直线平行于水平面，所述前轮轴心和后轮轴心的距离在100mm-250mm之间。

由此，仪器具有较高的测量精度。

根据本实用新型的实施例，所述车架包括车把、前脸管、后脸管、横杆、前轮叉、后轮叉，前轴和后轴，所述前脸管和后脸管通过所述横杆连接，所述前轮叉经前脸管与所述车把连接，所述前轮叉固定于所述前轴轴的两端，所述后轮叉固定于所述后轴的两端，所述前轮和后轮分别通过转动轴承安装于所述前轴和后轴上，所述数据处理和显示装置设置于所述车把上，所述GPS 高程测量仪设置于所述前轴上或前轴上或前轴轴线所在的延长线上。

由此，所述GPS高程测量仪设置于所述前轴或前轴轴线所在的延长线上，可以减少测量误差，所述数据处理和显示装置设置于所述车把上，便于观察。

根据本实用新型的实施例，所述GPS高程仪设置于所述前轮叉与所述前轴轴线延长线的交点处。

由此，减少测量误差的同时，GPS高程仪的安装和拆卸更加方便。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中前轮叉和轮子的局部结构示意图。

图3是图2中C处局部内部结构示意图。

图4是坡度测量时前轮的轨迹图。

附图1-4中，各标号所代表的部件如下：

车架1；车把11；前脸管12；横杆13；后脸管14；前轮叉15；和后轮叉16；

车轮2；前轮21；后轮22；轮胎23；转动轴承24；

地面测量点3；GPS高程测量仪31；数据处理和显示装置32；高程测量触发装置33；导线331；导电膜片槽332；导电膜片333。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1并参考具体实施例描述本实用新型。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，行走式坡度测量仪包括车架1；车轮2，所述车轮2设置于所述车架1上；GPS高程测量系统，所述GPS高程测量系统包括高程测量触发装置33，GPS高程测量仪31、数据处理和显示装置3以及控制电路，所述高程测量触发装置33设置于所述车轮2上，所述GPS高程测量仪31及所述数据处理和显示装置32均固定于所述车架1上，所述控制电路分别电连接所述高程测量触发装置33和GPS高程测量仪31，用于接收所述高程测量触发装置33给出的触发信号并根据所述触发信号控制所述GPS高程测量仪31进行测量，所述GPS高程测量仪31电连接所述数据处理和显示装置32，并将测量数据传送到所述数据处理和显示装置32。

由此，在使用仪器进行坡度测量时，只需要推动仪器沿坡面平稳移动即可测得大量数据，测量过程中不需要架设仪器，简单快捷，且测量结果经处理后可以通过显示屏展现，更加直观，便于储存和使用。

具体的，所述数据处理和显示装置32实际上是具有特定计算功能的微机，包括CPU、数据传输模块和显示屏等，将其安装在车架手柄前端，主要用于接收GPS高程测量仪31传来的测量点的高程信息，进行相关运算，并通过屏幕显示出当前坡度。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，所述高程测量触发装置33为压敏传感器，所述压敏传感器至少为一个，所述压敏传感器固定于所述车轮 2轮胎23近地面端，所述控制电路分别电连接所述压敏传感器和所述GPS 高程测量仪31用于接收所述压敏传感器给出的触发信号并根据所述触发信号控制所述GPS高程测量仪31对与压敏传感器相作用的地面测量点3进行高程测量。

由此，行进的过程中，压敏传感器随着车轮转动，转动到一定位置，地面与压敏传感器相互作用，压敏传感器发出触发信号，控制所述GPS高程测量仪31对地面测量点3进行高程测量，并将信息传送到数据处理和显示器装置32。

根据本实用新型的实施例，所述压敏传感器为4个，各所述传感器沿所述车轮2轮胎圆周均匀分布。

由此，可以满足测量的精度要求。

可选的，所述压敏传感器可以大于4个。由此，可以根据需要调节其触发周期，分别完成高精度和低精度的测量要求。

根据本实用新型的实施例，所述车轮2的轮径在50mm-150mm之间。

由此，在该尺寸下，仪器具有较高的精度和效率。

根据本实用新型的实施例，所述行走式坡度测量仪的全高在 900-1300mm。

由此，携带和使用都很方便。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，所述车轮2包括前轮21和后轮22，所述前轮21和后轮22分别设置于所述车架1的前端和后端，所述压敏传感器设置于所述前轮21上。

由此，压敏传感器设置于所述前轮上，使用方便，便于观察和控制。

根据本实用新型的实施例，所述前轮21和后轮22的直径相等，所述前轮21和后轮22的直径在80mm-100mm之间。

根据本实用新型的实施例，所述前轮21轴心和所述后轮22轴心所在的直线平行于水平面，所述前轮21轴心和后轮22轴心的距离在100mm-250mm 之间。

由此，仪器具有较高的测量精度。

如图1-3所示，根据本实用新型的实施例，所述车架1包括车把11、前脸管12、后脸管14、横杆13、前轮叉15、后轮叉16，前轴17和后轴18，所述前脸管12和后脸管14通过所述横杆13连接，所述前轮叉15经前脸管 12与所述车把11连接，所述前轮叉15固定于所述前轴17轴的两端，所述后轮叉16固定于所述后轴18的两端，所述前轮21和后轮22分别通过转动轴承24安装于所述前轴17和后轴18上，所述数据处理和显示装置32设置于所述车把11上，所述GPS高程测量仪设置于所述前轴17上或前轴17上或前轴17轴线所在的延长线上。

由此，所述GPS高程测量仪31设置于所述前轴17或前轴17轴线所在的延长线上，可以减少测量误差，所述处理和显示装置32设置于所述车把上，便于观察。

根据本实用新型的实施例，所述GPS高程测量仪31设置于所述前轮叉15与所述前轴17轴线延长线的交点处。

由此，减少测量误差的同时，GPS高程仪的安装和拆卸更加方便。

具体的，所述压敏传感器通过导电组件与所述控制电路电连接，如图2 和3所示，所述导电组件可分为两部分：第一部分随所述车轮一起转动，包括位于轮毂的导电膜片槽333、连接所述压敏传感器33和导电膜片槽333 的导线；第二部分包括固定设置的导电膜片334，以及连接所述导电膜片334 和控制电路的导线，导电膜片334一端固定在车架1(前轮叉15)上，另一端与轮毂上的导电膜片槽333嵌合，在前轮21转动过程中，导电膜片334 始终保持与导电膜片槽333接触并导电，基于这个原理，在刚性件的导电磨片334内部安置所述导线即可。前轮21在转动过程中固定在车架1(前轮叉 15)上的导电磨片334是相对静止的，虽然导电磨片槽334会跟随车轮2转动，但由于导电磨片334始终嵌合在电磨片槽334内，两者会发生相对转动但导电过程不会被中断。

根据本实用新型的实施例的行走式坡度测量仪，坡度测量原理如下：

基于坡度定义，使用者手推测量仪器使其移动，通过车轮与地面接触间断触发安装在车轮上的压敏传感器，进而激发固定在车上的GPS高程测量仪 31测出该点高程，显示仪器通过这些间断的高程点以及车轮移动的圈数，利用事先输入的程序计算出坡段的坡度。

通过精度控制之后，相邻两个测量点的直线距离与相邻两个压敏传感器测出的坡面长度近似相等，例如，如图1所示，当仪器车轮上均匀分布四个压敏传感器时，车轮每移动一圈，可以测得四个高程点，设车轮直径为r，则有：

ΔD＝H2-H1

其中，C代表两个测量点的坡面距离,ΔD代表相邻两个测量点的高差,i 代表坡度。通过这种方法可对坡面连续测量，则某一坡面可以通过若干连续的点表示出来，最后通过模拟连线，形成坡面拟合曲线，近似模拟出坡面的状况，且曲线上任意一点的坡度和高程都可以通过上述方法从曲线上得到。

如图4所示,对坡面坡度进行测量时，A和A’分别代表两个地面测量点位置,B和B’分别代表GPS高程测量仪的位置，Ha代表A和A’两测量点的高程差，Hb代表GPS高程测量仪31实际测出的高程差，直线AA’代表坡面距离C,前轮(圆O1、O2)分别与两个所述测量点A和A’相切，过切点A和 A’作圆O1、O2的外切圆O0，则有：

对于坡面来说，坡度连续变化,相邻两个测量点之间的坡度变化很小，R 远远大于前轮半径r,则高程差Ha＝Hb，即GPS高程仪两次测量出来的高度差 Hb即为相邻地面测量点的高程差Hb，根据本实用新型的坡度测量仪制作简单，使用方便。

尽管上面已经详细描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。