专利名称：一种不规则区域的面积测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能够对不规则区域的面积进行快速精确测量的面积测量仪。
背景技术：
目前使用较为广泛的面积测量仪均以GPS定位作为面积测量技术的核心，而这种 技术具有如下缺点由于GPS定位的误差半径约为15米，因此这类以GPS为核心的面积测 量仪无法对小面积(1000平方米以下)不规则区域进行精确测量。发明内容本实用新型的目的是提供一种能够对不规则区域的面积进行快速精确测量的面 积测量仪。为达到以上目的，本实用新型采用如下技术方案予以实现的一种不规则区域的 面积测量仪，其特征在于，包括一个信号发射器、一个设置有信号接收杆的主机，信号接收 杆中间设置有一个电磁波接收端，信号接收杆两端分别设置有超声波接收端；将主机放置 在被测区域内的任意位置，手持信号发射器沿被测区域边界移动，信号发射器发射电磁波 脉冲被接收杆的电磁波接收端接收，并送至主机；信号发射器同时发射超声波脉冲被超声 波接收端接收，并送至主机；主机实时地计算出当前信号发射器位置的坐标，当信号发射器 沿被测区域边界移动一周之后，主机获得被测区域边界坐标的二维数组，根据该二维数组 计算出被测区域的面积。上述方案中，所述信号发射器包括一个矩形波产生电路、一个超声波信号产生电 路、一个超声波信号发射电路、一个电磁波信号产生电路、一个电磁波信号发射电路和两个 调幅电路。矩形波产生电路的输出端分成两路分别接入两个调幅电路的一个输入端，超声 波信号产生电路和电磁波信号产生电路分别与两个调幅电路的另一个输入端相连；其中， 输入端连接超声波信号产生电路的调幅电路，其输出端连接超声波信号发射电路；输入端 连接电磁波信号产生电路的调幅电路，其输出端连接电磁波信号发射电路。主机由两个超声波接收电路、一个电磁波接受电路、一个单片机系统、一个温度传 感器和一个显示器组成。超声波接收电路、电磁波接收电路及温度传感器分别与单片机系 统的三个输入端连接，单片机系统的输出端连接显示器。本实用新型具有如下优点1.由于定位误差小(误差半径小于0.5米，且随着被 测面积的减小而减小)，因此可以对面积较小的区域(面积小于1000平方米)进行精确的 面积测量。2.操作简单，随意摆放好主机后只需手持发射器绕不规则区域的边界走一圈即可 测量出面积。
图1为本实用新型面积测量仪的结构示意，其中1为信号发射器，2为主机，3和4 为超声波接收端，5为电磁波接收端。
3[0011]图2为图1中信号发射器结构框。图3为图1中主机的结构框图。图4-图8为面积的计算示例。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细说明。如图1所示，一种能够对不规则区域的面积进行快速精确测量的面积测量仪，包 含一个信号发射器1、一个设置有信号接收杆的主机2，信号接收杆由两个超声波接收端3、 4和一个电磁波接收端5组成。电磁波接收端5正好在超声波接收端3、4中间，超声波接收 端3、4的间距为0. 5m。如图2所示，信号发射器1由一个矩形波产生电路11、一个超声波信号产生电路 9、一个超声波信号发射电路14、一个电磁波信号产生电路10、一个电磁波信号发射电路15 和两个调幅电路12、13组成，矩形波产生电路11的输出端分成两路并分别接入调幅电路 12、13的输入端，调幅电路12、13的另一个输入端分别与超声波信号产生电路9的输出端及 电磁波信号产生电路10的输出端相连，调幅电路12、13的输出端分别与超声波信号发射电 路14及电磁波信号发射电路15相连，超声波信号产生电路9、电磁波信号产生电路10及矩 形波产生电路11的输出信号经调幅电路12、13调幅后分别通过超声波信号发射电路14、电 磁波信号发射电路15将信号发出。如图3所示，主机2由两个超声波接收电路6、7(分别连接两个超声波接收端3、 4)；一个电磁波接收电路8 (连接电磁波接收端5)、一个单片机系统、一个温度传感器和一 个显示器组成，超声波接收电路6、超声波接收电路7、电磁波接收电路8及温度传感器的 输出端分别与单片机系统的三个输入端连接，单片机系统的输出端与显示器的输入端连 接，当电磁波接收电路8接收到电磁脉冲信号时，单片机系统就会立即开始计时，并分别记 录两个超声波接收电路6、7接收到超声波脉冲信号的两个时间，温度传感器采集当前的环 境温度并将温度信号传递给单片机系统，随后，单片机系统根据当前温度计算出当前声速， 并根据计时所得到的时间分别计算超声波声源与两个超声波接收电路6、7之间的距离，最 后，根据余弦公式及两个超声波接收电路6、7之间的距离计算出超声波声源相对于两个 超声波接收电路6、7的位置，当测量人员手持信号发射器1绕被测区域一周之后单片机系 统便计算出被测区域的边界数据，对此边界数据进行面积计算后将结果输出在显示器上。将主机2放置在不规则区域内的任意位置，手持信号发射器1沿被测区域边界移 动，移动过程中，信号发射器不断发射超声波脉冲与电磁波脉冲，接收杆接收到脉冲后将信 号传给主机，主机实时地计算出当前信号发射器位置的坐标。当测试人员手持信号发射器 沿被测区域边界移动一周之后，被测区域的边界坐标就被记录下来并以一个二维数组存储 在单片机系统中。原理如下信号发射器1通过电磁波信号发射电路15、超声波信号发射电路14同 时发射出一束电磁波脉冲和一束超声波脉冲，当电磁波接收端5接收到这束电磁波脉冲时 开始计时，并在随后记录超声波接收端3和4接收到这束超声波的时间(分别记为 μ )。 跟据当前温度(由温度传感器获得，如图3)所对应的声速以及l^t -可计算出信号发射
器1与两个超声波接收端3、4的距离“-,跟据余弦定理及两个超声波接收端3、4之间的距离可计算出信号发射器1当前所处的坐标(3与4的中点为坐标原点，经过3与4的 直线为χ轴)。单片机系统对所得二维数组进行计算，从而得到被测区域的面积，最后将此面积 输出到显示器。面积计算过程如下(1)对多边形的顶点进行隔点连线，从而使现有多变形的顶 点减少为原来的一半左右。(2)对连线后所形成的三角形进行面积计算，并判断此三角形位于原多边形的内 部还是外部，若在内部则将此三角形面积乘以1，若在外部则乘以-1。(3)重复1和2，直到原多边形被完全分割成三角形。如图4、5、6、7、8所示。(4)将所有带有正负号的三角形面积相加，即得到被测区域的面积。
权利要求一种不规则区域的面积测量仪，其特征在于，包括一个信号发射器、一个设置有信号接收杆的主机，信号接收杆中间设置有一个电磁波接收端，信号接收杆两端分别设置有超声波接收端；将主机放置在被测区域内的任意位置，手持信号发射器沿被测区域边界移动，信号发射器发射电磁波脉冲被接收杆的电磁波接收端接收，并送至主机；信号发射器同时发射超声波脉冲被超声波接收端接收，并送至主机；主机实时地计算出当前信号发射器位置的坐标，当信号发射器沿被测区域边界移动一周之后，主机获得被测区域边界坐标的二维数组，根据该二维数组计算出被测区域的面积。
2.如权利要求1所述的不规则区域的面积测量仪，其特征在于，所述信号发射器包括 一个矩形波产生电路、一个超声波信号产生电路、一个超声波信号发射电路、一个电磁波信 号产生电路、一个电磁波信号发射电路和两个调幅电路；矩形波产生电路的输出端分成两 路分别接入两个调幅电路的一个输入端，超声波信号产生电路和电磁波信号产生电路分别 与两个调幅电路的另一个输入端相连；其中，输入端连接超声波信号产生电路的调幅电路， 其输出端连接超声波信号发射电路；输入端连接电磁波信号产生电路的调幅电路，其输出 端连接电磁波信号发射电路。
3.如权利要求1所述的不规则区域的面积测量仪，其特征在于，主机由两个超声波接 收电路、一个电磁波接受电路、一个单片机系统、一个温度传感器和一个显示器组成；超声 波接收电路、电磁波接收电路及温度传感器分别与单片机系统的三个输入端连接，单片机 系统的输出端连接显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种不规则区域的面积测量仪，其特征在于，包括一个信号发射器、一个设置有信号接收杆的主机，信号接收杆中间设置有一个电磁波接收端，信号接收杆两端分别设置有超声波接收端；将主机放置在被测区域内的任意位置，手持信号发射器沿被测区域边界移动，信号发射器发射电磁波脉冲被接收杆的电磁波接收端接收，并送至主机；信号发射器同时发射超声波脉冲被超声波接收端接收，并送至主机；主机实时地计算出当前信号发射器位置的坐标，当信号发射器沿被测区域边界移动一周之后，主机获得被测区域边界坐标的二维数组，根据该二维数组计算出被测区域的面积。
文档编号G01S11/14GK201740871SQ20102019439
公开日2011年2月9日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者孟兵 申请人:西安交通大学