CN104062360B - 三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置 - Google Patents

三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置，具体涉及一种利用超声检测植物茎干成分的装置，属植物监测技术领域。该检测装置由弓形腔体(1)，置于弓形腔体(1)上端的超声三频斜发射探头(2)，置于弓形腔体(1)下端的超声三频斜接收探头(3)、及位于弓形腔体(1)内带数据输出接口(4)的前置处理电路板腔(5)组成；其中，超声三频斜发射探头(2)和超声三频斜接收探头(3)分别由倾斜角度为6°的厚度不同的三片矩形压电晶体构成。本发明具有结构简单、操作方便、无损安全的植物茎干成分差异检测优点。

Description

三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置
技术领域
本发明涉及一种三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置，具体涉及一种利用超声检测植物茎干成分的装置，属植物监测技术领域。
背景技术
植物茎干是植物传输水分及有机物的通道，茎干成分的检测反映植物生长状况。植物茎干具有非均匀的特性，同时由于植物茎干受生长环境的影响，茎干会形成空心，空穴，裂痕等多种不同类型缺陷。目前常用的植物茎干检测方法有：水力学测定方法，解剖法，同步辐射X射线成像和目测法。上述方法存在以下不足：1、因水力学测定和解剖法需对检测植物取样，此类检测方法造成对植物体的损伤；2、X射线成像方法存在因操作不慎给检测人员造成身体损伤的风险；3、目测法需要检测人员具备目测植物茎干，分析其成分的专业知识；4、检测设备不能满足植物茎干缺陷多样化的检测要求；5、检测设备不易携带，不能满足现场检测的需求。国内外植物茎干成分检测在以下方面有较大改进：1、优化检测方案，减少植物茎干取样次数与数量；2、培养专业检测人员，提高检测质量与安全性；3、组合现有检测方法，提供多特性的植物茎干缺陷检测需求。然而，目前检测设备仍然不能完全满足无损的，安全的，具有多样化缺陷检测功能，活体立木植物茎干成分现场检测的需求。
经文献检索，未发现与本发明技术方案相同的植物茎干成分检测装置的有关公开报道。
发明内容
本发明的目的在于克服现有植物茎干成分检测装置存在的不足，提出一种三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置，其结构示意图如图1所示。
本发明的三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置，由弓形腔体(1)，置于弓形腔体(1)上端的超声三频斜发射探头(2)，置于弓形腔体(1)下端的超声三频斜接收探头(3)、及位于弓形腔体(1)内带数据输出接口(4)的前置处理电路板腔(5)组成；其中，超声三频斜发射探头(2)和超声三频斜接收探头(3)分别由倾斜角度为6°的厚度不同的三片矩形压电晶体构成。位于前置处理电路板腔(5)内的前置处理电路板，用于预处理由超声三频斜接收探头(3)接收到的三频回波检测信号。预处理后的三频回波检测信号由数据输出接口(4)外接超声处理和显示设备。
检测时：立握弓形腔体(1)，与活体立木茎干纵向方向一致，使涂有充分耦合剂的超声三频斜发射探头(2)和超声三频斜接收探头(3)与待测位置处的植物茎干充分耦合；超声三频斜发射探头(2)经厚度不同的三片矩形压电晶体分别产生三个不同频率的超声发射波，以6°的倾角入射待检测树干；超声三频斜接收探头(3)接收因植物茎干缺陷和成分不同而形成差异化的三个不同频率的植物茎干回波检测信号；三频回波检测信号经位于前置处理电路板腔(5)内的前置处理电路板预处理，处理结果由数据输出接口(4)外接超声信号处理和显示设备。
本发明所用器件为市场购买。
本发明具有结构简单、操作方便、无损安全的植物茎干成分差异检测优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式：
本发明的三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置由弓形腔体1，置于弓形腔体1上端的超声三频斜发射探头2，置于弓形腔体1下端的超声三频斜接收探头3、及位于弓形腔体1内带数据输出接口4的前置处理电路板腔5组成；其中，超声三频斜发射探头2和超声三频斜接收探头3分别由倾斜角度为6°的厚度不同的三片矩形压电晶体构成。位于带数据输出接口4的前置处理电路板腔5内的前置处理电路板，用于预处理由超声三频斜接收探头3接收到的三频回波检测信号。预处理后的三频回波检测信号由数据输出接口4外接超声处理和显示设备。
本装置用于植物茎干成分的检测步骤：
实施例以活体立木树干检测为例。
1、立握弓形腔体1，与活体立木茎干纵向方向一致，使涂有充分耦合剂的超声三频斜发射探头2和超声三频斜接收探头3与待测位置处的植物茎干充分耦合；
2、超声三频斜发射探头2通过厚度不同的三个矩形压电晶体分别产生三个不同频率超声发射信号以6°度的倾角入射待检测植物树干，其信号频率分别为：cl为在植物树干中的纵波声速，l1,l2,l3为三个矩形压电晶体厚度；
3、超声三频斜接收探头3接收因树干自身存在的空心、空穴、裂痕等缺陷和成分不同而形成的三个不同频率的差异化树干回波检测信号X1(tf1),X2(tf2),X3(tf3)，tf1,tf2,tf3为探头3接收到三个不同频率的差异化树干回波检测信号的时刻；
4、位于前置处理电路板腔5内的前置处理电路板对三频差异化树干回波检测信号X1(tf1),X2(tf2),X3(tf3)进行预处理后，处理结果由数据输出接口4外接超声信号处理设备。

Claims (1)

1.一种三频双斜探头超声植物茎干成分检测装置，其特征在于该装置由弓形腔体(1)，置于弓形腔体(1)上端的超声三频斜发射探头(2)，置于弓形腔体(1)下端的超声三频斜接收探头(3)、及位于弓形腔体(1)内带数据输出接口(4)的前置处理电路板腔(5)组成；其中，超声三频斜发射探头(2)和超声三频斜接收探头(3)分别由倾斜角度为6°的厚度不同的三片矩形压电晶体构成。
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