CN106979745A - 一种用于测量树木胸径的传感器 - Google Patents

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于新文
刘海洋
张旭
张雁
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    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/12—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring diameters

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Abstract

本发明公开一种用于测量树木胸径的传感器，中心轴一端设置有螺纹，螺母固定设置在外壳上，中心轴通过其上的螺纹与螺母形成螺纹连接，齿轮设置在中轴的另一端，钢丝的一部分以单圈缠绕方式缠绕在中心轴钢丝缠绕柱上，钢丝的其余部分伸出外壳围着待测树木缠绕一圈，外部传动轴与齿轮形成齿轮连接，外部传动轴与滑动变阻器的有齿滑动杆的齿条相连；当待测树木的胸径发生变化时，缠绕在中心轴上的钢丝伸出，拉抻带动中心轴转动，带动齿轮转动，通过齿轮转动带动外部传动轴，外部传动轴转动带动滑动变阻器的有齿滑动杆滑动，有齿滑动杆滑动带动滑动变阻器的电阻丝的长度发生变化，电阻丝的变化量对应树木胸径的变化量。

Description

一种用于测量树木胸径的传感器
技术领域
本发明涉及林业领域，具体而言，涉及一种用于测量树木胸径的传感器。
背景技术
现阶段在林业资源清查过程中，树木胸径的测量是其清查的最重要的一个环节，现阶段在我国在测量作业过程中主要还是采用人工接触式的测量方法，主要是通过胸径卡尺进行手工测量，一般测量过程中需要两个人同时进行，一人测量一人记录，测量精度与测量效率都不能得到保障，并且测量效率很低。
发明内容
本发明提供一种用于测量树木胸径的传感器，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。
为达到上述目的，本发明提供了一种用于测量树木胸径的传感器，包括：外壳、螺母和设置在所述外壳中的中心轴、钢丝、齿轮、外部传动轴和滑动变阻器，其中：
所述中心轴一端设置有螺纹，所述螺母固定设置在所述外壳上，所述中心轴通过其上的螺纹与所述螺母形成螺纹连接，所述齿轮设置在所述中心轴的另一端，所述钢丝的一部分以单圈缠绕方式缠绕在中心轴钢丝缠绕柱上，所述钢丝的其余部分伸出所述外壳围着待测树木缠绕一圈，所述外部传动轴与所述齿轮形成齿轮连接，所述外部传动轴与所述滑动变阻器的有齿滑动杆的齿条相连；
当待测树木的胸径发生变化时，缠绕在所述中心轴上的钢丝伸出，拉抻带动所述中心轴转动，带动所述齿轮转动，通过所述齿轮转动带动所述外部传动轴，所述外部传动轴转动带动滑动变阻器的有齿滑动杆滑动，有齿滑动杆滑动带动所述滑动变阻器的电阻丝的长度发生变化，电阻丝的变化量对应树木胸径的变化量。
进一步地，所述钢丝的宽度与所述螺纹的宽度相同。
进一步地，所述钢丝的绕线方向与出线位置在所述传感器靠近待测树木的内侧。
进一步地，所述外部传动轴为圆柱式结构。
进一步地，所述有齿滑动杆的结构为滑动杆外侧设置有一个杆状齿轮。
本发明利用钢丝长度的变化测量树木胸径的生长变化，可以实时检测树木的生长量；同时具有长时特点，因为线圈式钢丝缠绕可以极大的增加胸径测量长度，可以放置在树上几年甚至更久。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的用于测量树木胸径的传感器结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一个实施例的用于测量树木胸径的传感器结构图。如图所示，用于测量树木胸径的传感器包括：外壳10、螺母3和设置在外壳10中的中心轴2、钢丝4、齿轮5、外部传动轴6和滑动变阻器，其中：
中心轴2一端设置有螺纹1，螺母3固定设置在外壳10上，中心轴通过其上的螺纹与螺母形成螺纹连接，齿轮设置在中心轴的另一端，钢丝的一部分以单圈缠绕方式缠绕在中心轴钢丝缠绕柱上，钢丝的其余部分9伸出外壳围着待测树木缠绕一圈，外部传动轴与齿轮形成齿轮连接，外部传动轴与滑动变阻器的有齿滑动杆7的齿条相连；
当待测树木的胸径发生变化时，缠绕在中心轴上的钢丝伸出，拉抻带动中心轴转动，带动齿轮转动，通过齿轮转动带动外部传动轴，外部传动轴转动带动滑动变阻器的有齿滑动杆滑动，有齿滑动杆滑动带动滑动变阻器的电阻丝8的长度发生变化，电阻丝的变化量对应树木胸径的变化量。
胸径的变化量可以按如下方式计算：
C＝nR
其中，C为胸径(单位为毫米)，R为电阻值(单位为欧姆)，n为常数(根据齿轮大小比例和滑动变阻器的实际值得出)。
进一步地，上述钢丝的宽度与螺纹的宽度相同，即中心轴转动一周后中心轴的位移量与钢丝线圈的位移量相同，保证钢丝始终平行输出。
其中，螺纹、螺母、钢丝单圈缠绕和钢丝宽度的共同作用是：保证线圈拉伸位置始终保持在出线口。当中心轴转动后，由于螺母固定在外壳上，旋转的中心轴螺纹会产生位移，与此同时，单圈缠绕方式的钢丝拉伸后线圈减少，拉伸位置也会产生位移，位移长度等于钢丝线宽，当螺纹单圈宽度等于钢丝宽度时，将位移方向相反设置，达到相互抵销，这样来保持钢丝拉伸位置始终和出线口在一个位置。如果中心轴不会位移，在钢丝被拉伸后，钢丝的位置会与出线口错位，导致测量误差甚至无法测量。
进一步地，上述钢丝的绕线方向与出线位置在传感器靠近待测树木的内侧，能够贴近被测树，确保测量钢丝形成完整胸径周长。
进一步地，上述外部传动轴为圆柱式结构，可以在中心轴上的齿轮位移变化后依然可传动不掉出齿轮扣。
进一步地，上述有齿滑动杆的结构为滑动杆外侧设置有一个杆状齿轮，这种设计可以将齿轮转动转变成线性位移。
此外，测量精准度的改变除了增加滑动变阻器精度，还可以通过改变中心轴上齿轮和外部传动轴的齿轮大小来控制，中心轴和外部传动轴的齿轮比越大测量精度越高，反之测量精度越低。
本发明利用钢丝长度的变化测量树木胸径的生长变化，可以实时检测树木的生长量；同时具有长时特点，因为线圈式钢丝缠绕可以极大的增加胸径测量长度，可以放置在树上几年甚至更久。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种用于测量树木胸径的传感器，其特征在于，包括：外壳、螺母和设置在所述外壳中的中心轴、钢丝、齿轮、外部传动轴和滑动变阻器，其中：
所述中心轴一端设置有螺纹，所述螺母固定设置在所述外壳上，所述中心轴通过其上的螺纹与所述螺母形成螺纹连接，所述齿轮设置在所述中心轴的另一端，所述钢丝的一部分以单圈缠绕方式缠绕在中心轴钢丝缠绕柱上，所述钢丝的其余部分伸出所述外壳围着待测树木缠绕一圈，所述外部传动轴与所述齿轮形成齿轮连接，所述外部传动轴与所述滑动变阻器的有齿滑动杆的齿条相连；
当待测树木的胸径发生变化时，缠绕在所述中心轴上的钢丝伸出，拉抻带动所述中心轴转动，带动所述齿轮转动，通过所述齿轮转动带动所述外部传动轴，所述外部传动轴转动带动滑动变阻器的有齿滑动杆滑动，有齿滑动杆滑动带动所述滑动变阻器的电阻丝的长度发生变化，电阻丝的变化量对应树木胸径的变化量。
2.根据权利要求1所述的用于测量树木胸径的传感器，其特征在于，所述钢丝的宽度与所述螺纹的宽度相同。
3.根据权利要求1所述的用于测量树木胸径的传感器，其特征在于，所述钢丝的绕线方向与出线位置在所述传感器靠近待测树木的内侧。
4.根据权利要求1所述的用于测量树木胸径的传感器，其特征在于，所述外部传动轴为圆柱式结构。
5.根据权利要求1所述的用于测量树木胸径的传感器，其特征在于，所述有齿滑动杆的结构为滑动杆外侧设置有一个杆状齿轮。
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