本發(fā)明涉及一種測量節(jié)肢動物螯足力量的方法及其所使用的螯足力量測量裝置，屬于節(jié)肢動物力量測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

節(jié)肢動物的步足變形成鉗，特稱螯足，用來取食或御敵。節(jié)肢動物螯足力量大小是其重要的生物學(xué)特征之一，也可作為評判經(jīng)濟型節(jié)肢動物品質(zhì)的指標(biāo)。為滿足科學(xué)研究的需要，更好的了解節(jié)肢動物螯足力量對其攝食、御敵等行為的影響，需要通過一種專門的節(jié)肢動物螯足力量測量計測量其螯足力量，以滿足科學(xué)研究的需要。

在節(jié)肢動物力量測量領(lǐng)域有時根據(jù)科研需要須測量蟹螯足的力量，但現(xiàn)有的力量測量計多為人類使用的握力計，不適合應(yīng)用于節(jié)肢動物螯足力量的測量。為了滿足科學(xué)研究的需要，有必要設(shè)計一種專門針對節(jié)肢動物螯足力量的測量計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種節(jié)肢動物螯足力量的測量方法及裝置，以克服現(xiàn)有測量設(shè)備和技術(shù)的不足。

一種節(jié)肢動物螯足力量的測量方法，其特征在于包括以下步驟：將兩塊夾板彼此相對的一面通過壓力彈簧連接，其中一塊夾板的一端與滑動電阻固定連接，另一塊夾板的一端與滑動電阻器的滑塊連接；令節(jié)肢動物的螯足夾持兩塊夾板，以改變滑動電阻的電阻值，通過檢測電阻值以獲得電阻的改變量，通過電阻的改變量獲得電阻滑塊的位移量即所述壓力彈簧的形變量，最后根據(jù)胡克定律得到該節(jié)肢動物螯足力量的大小。

所述的滑動電阻與電流表串聯(lián)并接有電源；以電流表測量螯足夾持兩塊夾板時通過滑動電阻的電流，并根據(jù)測得的電流計算電阻的改變量。

所述的滑動電阻與電壓表并聯(lián)并接有電源；以電壓表測量螯足夾持兩塊夾板時滑動電阻的電壓，并根據(jù)測得的電壓計算電阻的改變量。

一種節(jié)肢動物螯足力量測量裝置，其特征在于該裝置包括外殼和安裝在外殼上的測力棒，測力棒包括與所述外殼固定相連的固定夾板以及位于固定夾板上方的可移動夾板，可移動夾板通過壓力彈簧與固定夾板相連；所述外殼內(nèi)設(shè)有滑動電阻r2、定值電阻r1、帶有a/d轉(zhuǎn)換器的單片機、led數(shù)字顯示器、開關(guān)以及電源，所述可移動夾板朝向外殼的一端設(shè)有連接桿，該連接桿與滑動電阻r2上的滑塊相連；

定值電阻r1及滑動電阻串聯(lián)，且二者之間有點電壓測量點，該測量點與單片機相連，并通過單片機測量該測量點的點電壓；測量時，測力棒的壓力彈簧受力壓縮，測力棒的可移動夾板向固定夾板移動，從而帶動連接桿改變滑動電阻r2阻值大小，進而改變測量點的點電壓大小，單片機采集測量點的電壓信號并將點電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將電壓值換算成彈簧彈力并在led數(shù)字顯示器上顯示，所述電源為整個裝置供電，且該電源由開關(guān)進行控制。

一種節(jié)肢動物螯足力量測量裝置，其特征在于該裝置包括外殼和安裝在外殼上的測力棒，測力棒包括與所述外殼固定相連的固定夾板以及位于固定部上方的可移動夾板，可移動夾板通過壓力彈簧與固定夾板相連；所述外殼內(nèi)設(shè)有滑動電阻r2、電流表、開關(guān)以及電源，所述可移動夾板朝向外殼的一端設(shè)有連接桿，該連接桿與滑動電阻r2上的滑塊相連。

當(dāng)所述測力棒未被夾持時，令所述滑動電阻r2的阻值為最大值，并以此時電流表的指針位置為0刻度；當(dāng)所述測力棒中的壓力彈簧被完全壓縮時，所述滑動電阻r2的阻值為最小值，以此時電流表的指針位置為最大力度值，以此對電流表刻度盤進行劃分。

上述節(jié)肢動物螯足力量測量裝置還包括單片機與led數(shù)字顯示器，所述的單片機接收所述電流表測得的電流值，計算出對應(yīng)的彈簧彈力，并通過led數(shù)字顯示器進行顯示。

所述測力棒內(nèi)外兩端均為圓球狀，兩端之間部分的寬度小于兩端圓球的直徑，所述可移動夾板位于測力棒中部的兩個圓球之間，并與其下方的固定夾板的中段部分相互貼近而形成短棒狀結(jié)構(gòu)；兩端的圓球光滑，從而使螯足無論夾取何處均可使其滑至可移動部進行準(zhǔn)確測量；可移動夾板的邊緣與固定夾板之間覆蓋防水膜，以保證測力計內(nèi)部電路干燥；上述短棒狀結(jié)構(gòu)的截面呈橢圓形，以模仿貝殼圓弧狀，可以更好的適應(yīng)節(jié)肢動物的螯足形狀。

所述的測力棒的被夾持部分設(shè)有可拆卸式橡膠外皮，橡膠外皮帶有細小凹槽，顏色為黑色。

所述的單片機采用ac8051f410單片機，該單片機內(nèi)置8位中央處理器，flash程序存儲器，12位sar模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，精度高、數(shù)據(jù)并行輸出，速度滿足測試需求；并由編譯器keil在單片機上編程植入ucos-ii，以實現(xiàn)記錄測量過程中力量大小。

測量時，壓力彈簧帶動連接桿改變滑動變阻器r2阻值大小，因而壓力彈簧形變量x與滑動變阻器r2的形變量相同，滑動變阻器r2的阻值變化與其滑動距離成正比，即r3/r2=（l-x）/l（l為未測量時滑動變阻器的長度，r2為滑動變阻器最大阻值，r3為滑動變阻器r2滑動距離為x時的阻值），因此通過測量r3可進一步計算出壓力彈簧形變量x，由胡克定律f=kx（k為壓力彈簧勁度系數(shù)）可得出螯足力；

所述單片機接收滑動電阻r2與定值電阻r1間測量點的電壓信號ｕ=r3/（r1+r3）×參考電壓（參考電壓為固定值），通過a/d轉(zhuǎn)換器采集該電壓信號u并將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出4096×ｕ／參考電壓的二進制數(shù)字信號，單片機根據(jù)公式ｕ=r3/（r1+r3）×參考電壓計算出測力時滑動變阻器r3阻值大小。

所述的led數(shù)字顯示器由多個8段式led數(shù)碼顯示管組成；顯示管的引腳與單片機輸出端口相接，通過對單片機進行編程控制單片機輸出高/低電平進而控制這多個8段式led數(shù)碼顯示管的亮/滅產(chǎn)生的組合顯示出各種數(shù)字。

為使led數(shù)字顯示器及單片機能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地正常工作，且為保證便攜式測力計的體積小、重量輕、便于攜帶等特點，使用+5v直流電源。

發(fā)明優(yōu)點

本發(fā)明涉及原理簡單可靠，可根據(jù)動物特點設(shè)計不同顏色和大小的測力計，能更好的滿足螯足力量的精確測量，橡膠外皮的細小凹槽內(nèi)可填充誘食劑等，引誘被測動物主動夾取測力棒可移動部，同時柔軟的橡膠可保護動物的螯足及測力計在測量時不受損傷。測力棒固定部上下端圓球光滑，螯足無論夾取何處均可使其滑至可移動部分進行準(zhǔn)確測量。橡膠外皮的可拆卸設(shè)計使同一測力計只需更換不同的絕緣塑料外套即可測量不同的動物，快捷方便，且橡膠防水適應(yīng)于水中操作。

測力計體積小、重量輕、便于攜帶，且測量方法簡單，不僅適合在實驗室測量，更適宜于野外科研實驗測量，為科學(xué)實驗提供更準(zhǔn)確的力量數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖（測力棒為圓柱形）。

圖2是圖1的內(nèi)部電路設(shè)計圖。

圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖（測力棒兩端為球狀）。

圖4是圖3的內(nèi)部電路設(shè)計圖。

圖5是測力棒被夾持部分的截面圖。

圖6是本發(fā)明采用電流表方案的電路圖。

圖7是本發(fā)明采用電流表、單片機和顯示器的方案的電路圖。

其中，圖7a是單片機和顯示器采用內(nèi)置的方式，圖7b是單片機和顯示器采用外接的方式。

圖8是本發(fā)明采用電流表方案時的電流表表盤示意圖。

其中：1、測力棒，2、橡膠外皮，3、壓力彈簧，4、連接桿，5、滑動電阻r2，6、定值電阻r1，7、a/d轉(zhuǎn)換器，8、單片機，9、led數(shù)字顯示器，10、開關(guān)鍵，11、電源，12、外殼，13、防水膜，14、電流表。

具體實施方式

一種節(jié)肢動物螯足力量的測量方法，其特征在于包括以下步驟：將兩塊夾板彼此相對的一面通過壓力彈簧連接，其中一塊夾板的一端與滑動電阻固定連接，另一塊夾板的一端與滑動電阻器的滑塊連接；令節(jié)肢動物的螯足夾持兩塊夾板，以改變滑動電阻的電阻值，

所述的滑動電阻與電流表串聯(lián)并接有電源；以電流表測量螯足夾持兩塊夾板時通過滑動電阻的電流，并根據(jù)測得的電流計算電阻的改變量；

或者所述的滑動電阻與電壓表并聯(lián)并接有電源；以電壓表測量螯足夾持兩塊夾板時滑動電阻的電壓，并根據(jù)測得的電壓計算電阻的改變量；

通過電阻的改變量獲得電阻滑塊的位移量即所述壓力彈簧的形變量，最后根據(jù)胡克定律得到該節(jié)肢動物螯足力量的大小。

顯然，將上述滑動電阻替換成位移傳感器，通過位移傳感器監(jiān)測兩塊夾板的相對位移，即夾板被夾持時壓力彈簧的形變量，進而根據(jù)胡克定律直接得到節(jié)肢動物螯足的夾持力。

如圖1-7所示，本發(fā)明包括外殼12，測力棒1、橡膠外皮2、壓力彈簧3、連接桿4、滑動電阻r25、定值電阻r16、a/d轉(zhuǎn)換器7、單片機8、led數(shù)字顯示器9、開關(guān)鍵10、電源11、防水膜13，電流表14。

實施例1

如圖1-5，一種節(jié)肢動物螯足力量測量裝置，其特征在于該裝置包括外殼12和安裝在外殼12上的測力棒1，測力棒1包括與所述外殼12固定相連的固定夾板以及位于固定夾板上方的可移動夾板，可移動夾板通過一根或多根壓力彈簧3與固定夾板相連；所述外殼12內(nèi)設(shè)有滑動電阻r25、定值電阻r16、帶有a/d轉(zhuǎn)換器7的單片機8、led數(shù)字顯示器9、開關(guān)10以及電源11，所述可移動夾板朝向外殼的一端設(shè)有連接桿4，該連接桿4與滑動電阻r25上的滑塊相連；

定值電阻r16及滑動電阻5串聯(lián)，且二者之間有點電壓測量點，該測量點與單片機8相連，并通過單片機8測量該測量點的點電壓；測量時，測力棒1的壓力彈簧3受力壓縮，測力棒1的可移動夾板向固定夾板移動，從而帶動連接桿4改變滑動電阻r25阻值大小，進而改變測量點的點電壓大小，單片機8采集測量點的電壓信號并將點電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，將電壓值換算成彈簧彈力并在led數(shù)字顯示器9上顯示，所述電源11為整個裝置供電，且該電源11由開關(guān)10進行控制。

如圖1、2，所述測力棒1呈柱狀結(jié)構(gòu)，該方案結(jié)構(gòu)簡單，易于制作，整個測力棒1均可被用于夾持。

如圖3、4，所述測力棒1內(nèi)外兩端均為圓球狀，兩端之間部分的寬度小于兩端圓球的直徑，所述可移動夾板位于測力棒1中部的兩個圓球之間，并與其下方的固定夾板的中段部分相互貼近而形成短棒狀結(jié)構(gòu)；兩端的圓球光滑，從而使螯足無論夾取何處均可使其滑至可移動部進行準(zhǔn)確測量；可移動夾板的邊緣與固定夾板之間的縫隙覆蓋防水膜13，以保證測力計內(nèi)部電路干燥；上述短棒狀結(jié)構(gòu)的截面呈橢圓形，以模仿貝殼圓弧狀，可以更好的適應(yīng)節(jié)肢動物的螯足形狀。

所述的可移動夾板上設(shè)有可拆卸式橡膠外皮2，固定夾板位于兩個球體之間的部分也設(shè)有可拆卸式橡膠外皮2，橡膠外皮2帶有細小凹槽，顏色為黑色。

所述的單片機8采用ac8051f410單片機，該單片機內(nèi)置8位中央處理器，flash程序存儲器，12位sar模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器，精度高、數(shù)據(jù)并行輸出，速度滿足測試需求；并由編譯器keil在單片機8上編程植入ucos-ii，以實現(xiàn)記錄測量過程中力量大小。

測量時，壓力彈簧3帶動連接桿4改變滑動變阻器r25阻值大小，因而壓力彈簧3形變量x與滑動變阻器r25的形變量相同，滑動變阻器r25的阻值變化與其滑動距離成正比，即r3/r2=（l-x）/l（l為未測量時滑動變阻器的長度，r2為滑動變阻器最大阻值，r3為滑動變阻器r2滑動距離為x時的阻值），因此通過測量r3可進一步計算出壓力彈簧3形變量x，由胡克定律f=kx（k為壓力彈簧勁度系數(shù)）可得出螯足力；

所述單片機8接收滑動電阻r25與定值電阻r16間測量點的電壓信號ｕ=r3/（r1+r3）×參考電壓（參考電壓為固定值），通過a/d轉(zhuǎn)換器7采集該電壓信號u并將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出4096×ｕ／參考電壓的二進制數(shù)字信號，單片機8）根據(jù)公式ｕ=r3/（r1+r3）×參考電壓計算出測力時滑動變阻器r3阻值大小。

所述的led數(shù)字顯示器9由8段式led數(shù)碼顯示管組成；顯示管的引腳與單片機輸出端口相接，通過對單片機8進行編程控制單片機輸出高/低電平進而控制這八段發(fā)光二極管的亮/滅產(chǎn)生的組合顯示出各種數(shù)字。

為使led數(shù)字顯示器9及單片機8能夠準(zhǔn)確、穩(wěn)定地正常工作，且為保證便攜式測力計的體積小、重量輕、便于攜帶等特點，使用+5v直流電源11。

使用時，首先將測力棒的橡膠外皮的細小凹槽內(nèi)填充誘食劑等，引誘被測動物主動夾取測力棒，同時柔軟的橡膠可保護動物的螯足及測力計在測量時不受損傷。

橡膠外皮為可拆卸設(shè)計?？梢愿鶕?jù)不同的動物選擇不同顏色的橡膠外皮，實驗證明測量蟹螯足力量時測力棒為黑色更容易使動物發(fā)揮最大力。

同一測力計只需更換不同顏色的絕緣塑料外套即可測量不同的動物，快捷方便，且橡膠防水適應(yīng)于水中操作。

其次，螯足夾取測力棒，壓力彈簧受力壓縮，測力棒的可移動部向固定部移動，從而帶動連接桿改變滑動電阻r2阻值大小，進而改變電路電壓大??；滑動電阻r2與定值電阻r1間有電壓測量點，該測量點與單片機相連，單片機接收該點電壓ｕ=r3/(r1+r3)×參考電壓（r3為測力時滑動變阻器r2的瞬時阻值），并通過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器采集電壓信號u并將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，輸出4096×ｕ／參考電壓的二進制數(shù)字信號；通過單片機內(nèi)部處理器接收模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號根據(jù)公式ｕ=r3/(r1+r3)×參考電壓計算出測力時滑動變阻器r3阻值大小；因壓力彈簧形變量x與滑動變阻器r2的形變量相同，滑動變阻器r2的阻值變化與其滑動距離成正比，即r3/r2=(l-x)/l（l為未測量時滑動變阻器的全長，r2、r3、l均為已知量），單片機進一步計算出壓力彈簧形變量x；由胡克定律f=kx(k為壓力彈簧勁度系數(shù)，已知量)可得出所測力的數(shù)據(jù)。

led數(shù)字顯示器中各個發(fā)光二極管的引腳與單片機的輸出端口相接，通過對單片機編程控制單片機輸出高/低電平實現(xiàn)各個二極管的亮/滅,進而實現(xiàn)led數(shù)字顯示器顯示測量過程中的力量數(shù)據(jù)。電源為整個裝置供電，且該電源有開關(guān)進行控制。

實施例2

該實施例外觀設(shè)計與實施例1相同（如圖1、3），其特征在于采用電流表進行測量，包括外殼12和安裝在外殼12上的測力棒1，測力棒1包括與所述外殼12固定相連的固定夾板以及位于固定部上方的可移動夾板，可移動夾板通過壓力彈簧3與固定夾板相連；所述外殼12內(nèi)設(shè)有滑動電阻r25、電流表14、開關(guān)10以及電源11，所述可移動夾板朝向外殼的一端設(shè)有連接桿4，該連接桿4與滑動電阻r25上的滑塊相連。

測量時，測力棒1的壓力彈簧3受力壓縮，測力棒1的可移動部向固定部移動，從而帶動連接桿4改變滑動電阻r25阻值大小，進而改變電流大小，且彈簧改變量與電流改變量呈正比例關(guān)系，通過電流表14的示數(shù)可得出彈力大小即螯足力。

實施例3

在實施例2的基礎(chǔ)上，進行以下設(shè)計：

其電路圖如圖6，當(dāng)所述測力棒1未被夾持時，令所述滑動電阻r25的阻值為最大值，并以此時電流表14的指針位置為0刻度；當(dāng)所述測力棒1中的壓力彈簧3被完全壓縮時，所述滑動電阻r25的阻值為最小值，以此時電流表14的指針位置為最大力度值，以此對刻度盤進行劃分?？梢灾苯油ㄟ^電流表指針的位置來讀取螯足力量的大小。其電流表表盤如圖8所示，其具有兩個半圓形刻度，內(nèi)側(cè)為表示電流的刻度，外側(cè)為表示力的刻度。

據(jù)此原理可對該電流表表盤進行改裝，根據(jù)不同電流時測得的力量大小在電流表電流示數(shù)上方標(biāo)注出對應(yīng)的力f，即可得到一個測量節(jié)肢動物螯足力量的簡易測力計。

實施例4

在實施例2的基礎(chǔ)上，進行以下設(shè)計：

其電路圖如圖7，上述節(jié)肢動物螯足力量測量裝置還包括單片機8與led數(shù)字顯示器9，所述的單片機8接收所述電流表14測得的電流值，計算出對應(yīng)的彈簧彈力，并通過led數(shù)字顯示器9進行顯示。單片機8與led數(shù)字顯示器9分內(nèi)置式和外接式兩種?？梢酝ㄟ^顯示器直接讀取數(shù)字化的螯足力量大小。