CN114166801B - 一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头和同轴电缆，所述TDR测试探头的左端安装有同轴电缆，所述同轴电缆的底端设置在机体的顶端，所述同轴电缆的右侧且位于机体的顶端中部设置有红外探测器，所述机体的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏，所述液晶显示屏的下侧设置有按键，采用基于频差法的等效采样电路来提高采样率，从而提高系统的含水率测量精度，接着将脉冲发射电路、脉冲接收电路、数据处理与控制电路、开关电源电路、传输电缆和测试探针集成为一体，做成手持便携式仪器，最后是采用红外测温技术，精准测量活立木表皮温度，对含水率反演模型进行温度校准，消除温度对测量结果的影响。
Description
技术领域
本发明属于含水率测量仪相关技术领域，具体涉及一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪。
背景技术
水是影响活立木生长发育的一个重要因素，与活立木的生长质量密切相关。多年来，木材含水率测量一直是各国研究人员努力探索的研究课题。关于木材含水率的测量方法主要有烘干称重法、温度降法、图像分析法、光谱分析法、电阻法、超声波法、树干直径解译法、时域反射法、驻波率法、微波法和电容法。
现有的含水率测量仪技术存在以下问题：现有的活立木含水率主要是通过烘干称重法、温度降法、光谱分析法、超声波法、微波法无法用于对活立木含水率的测量，其余方法可用于活立木含水率的测量，但是图像分析法设备笨重，对操作员有一定的辐射安全性问题，电阻法仅用于纤维饱和点以下的含水率测量，树干直径解译法缺乏一定的实时性，驻波率法和电容法受外界环境影响较大，精度存在一定的欠缺，而国外现有的TDR含水率测量仪需要时域反射仪主机、数据采集卡、TDR探头、上位机、电缆通讯模块等，造价昂贵，现场实验不便，对活立木含水率的研究常用土壤含水率TDR测量仪，没有专用的活立木含水率TDR测量仪，而土壤含水率测量仪的探针较长，对树木损伤较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，以解决上述背景技术中提出的造价昂贵、现场实验不便和对树木损伤较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头和同轴电缆，所述TDR测试探头的左端安装有同轴电缆，所述同轴电缆的底端设置在机体的顶端，所述同轴电缆的右侧且位于机体的顶端中部设置有红外探测器，所述机体的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏，所述液晶显示屏的下侧设置有按键，所述按键的下侧设置有旋钮。
优选的，所述机体内部包括充电电池、开关电源电路、键值识别模块、波形和结果显示模块、数据处理与控制电路、脉冲发射电路和脉冲接收电路，且脉冲发射电路和脉冲接收电路分别与TDR测试探头电性连接；脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆后传输到TDR测试探头，工作时TDR测试探头的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆与TDR测试探头连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动液晶显示屏显示出实时波形和与含水率相关的数据；
脉冲发射电路可细分为数字脉冲合成电路、波形预处理电路和超快沿压缩电路，其中：数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字I、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC、LPF、高速比较器，该电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；波形预处理电路由电平转换电路、差分转换电路、电平调理电路、幅度调理电路、边沿调理电路组成，该电路可将前级电路的周期方波信号的上升沿压缩为400ps，产生一个边沿预压缩信号，其后级电路为超快沿压缩电路；超快沿压缩电路由可控恒流源、电阻、阶跃恢复二极管、肖特基二极管、匹配电路组成，该电路可将前级电路上升沿为400ps的边沿预压缩信号压缩为一个上升沿为40ps的超快沿周期方波信号；
脉冲接收电路可细分为数字脉冲合成电路和等效采样电路，其中：数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字II、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC、LPF、高速比较器，该电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；等效采样电路由双极性脉冲产生电路、肖特基二极管桥式取样门、放大滤波电路、采样保持电路、ADC组成，前级的数字脉冲合成电路产生的周期方波经双极性脉冲产生电路后，产生一对极性相反、幅值相同、脉宽为150ps的对称周期脉冲，这一对双极性脉冲是为了开启肖特基二极管桥式取样门，从而对传输线传输进来的信号进行等效采样；数据处理与控制电路由FPGA和STM32系列单片机两个主控芯片电路、DAC电路组成，其中FPGA实现对脉冲发射电路、脉冲接收电路的控制、DAC等高速电路的控制，STM32系列单片机实现对数据的处理以及对人机交互接口、红外测温电路的控制；人机交互接口的硬件部分由键盘电路、LCD液晶显示屏、液晶驱动电路组成，STM32单片机搭载了Uc/OS-III系统实现人机交互，该单路实现波形显示界面功能和键盘操作功能；红外测温电路由红外探测器、放大器、ADC和DSP电路组成，该电路实现对活立木表皮温度的非接触式测量，将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
优选的，所述TDR测试探头由五十欧姆同轴电缆和SMA转接头与脉冲接收电路连接，所述TDR测试探头中间的针与同轴电缆芯连接且两侧的针与同轴电缆的屏蔽层连接，所述TDR测试探头可由SMA转接头拆卸更换不同长度的探针。
优选的，所述同轴电缆的外壁设置有保护层，所述同轴电缆的截面形状为圆形。
优选的，所述红外探测器是对活立木表皮温度的非接触式测量，所述红外探测器是将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
优选的，所述液晶显示屏与内部主板电性连接，所述液晶显示屏的拐角为曲面设置。
优选的，所述按键的外壁设置有舒适套，所述按键可向下按压三毫米。
优选的，所述旋钮的截面形状为圆形，所述旋钮的外壁设置有防滑条纹。
优选的，所述机体的整体均通过注塑一体成型的方式制成，所述机体的整体均由聚乙烯材料制成。
与现有技术相比，本发明提供了一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，具备以下有益效果：
1、本发明通过新发明了一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，而新发明的活立木含水率测量仪整体是由TDR测试探头、同轴电缆、红外探测器、液晶显示屏、按键、旋钮和机体来组成的；
2、本发明的活立木含水率测量仪在使用的时候是在满足含水率测量精度的前提下，使用超快上升沿周期脉冲作为时域反射法中的发射信号，这样可以采用更短的探针来降低对活立木的损伤，其次为采集超快沿周期脉冲以及其从探针反射回来的波形，采用基于频差法的等效采样电路来提高采样率，从而提高系统的含水率测量精度，接着将脉冲发射电路、脉冲接收电路、数据处理与控制电路、开关电源电路、传输电缆和测试探针集成为一体，做成手持便携式仪器，最后是采用红外测温技术，精准测量活立木表皮温度，对含水率反演模型进行温度校准，消除温度对测量结果的影响；
3、本发明的活立木含水率测量仪的具体使用方法如下，把整个基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪拿到需要使用的地方，然后检查整个基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪有没有损坏的地方，这样能够防止在使用的时候出现误差，接着在使用的时候首先通过机体后端的按键做出指令，然后旋转旋钮，这时候内部就会脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆后传输到TDR测试探头，工作时TDR测试探头的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆与TDR测试探头连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动液晶显示屏显示出实时波形和与含水率相关的数据。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
图1为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪正视平面结构示意图；
图2为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪三针式TDR测试探头结构示意图；
图3为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪系统硬件框图结构示意图；
图4为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪波形显示界面结构示意图；
图5为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪总体设计方案结构示意图；
图6为本发明提出的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪总体设计方案中等效采样原理
图中：1、TDR测试探头；2、同轴电缆；3、红外探测器；4、液晶显示屏；5、按键；6、旋钮；7、机体。
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做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。
实施例一
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明提供一种技术方案：一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头1和同轴电缆2，TDR测试探头1由五十欧姆同轴电缆2和SMA转接头与脉冲接收电路连接，TDR测试探头1中间的针与同轴电缆2芯连接且两侧的针与同轴电缆2的屏蔽层连接，TDR测试探头1可由SMA转接头拆卸更换不同长度的探针，这样在使用的时候就可以根据不同的情况采取不同的方式，这样测量的结果就能够更加的准确，对其伤害也会降低，TDR测试探头1的左端安装有同轴电缆2，同轴电缆2的外壁设置有保护层，这样在使用的时候会比较的耐久，外壁的保护层可以牢牢的保护内部，防止弯折损坏内部的电线，同轴电缆2的截面形状为圆形，同轴电缆2的底端设置在机体7的顶端，机体7的整体均通过注塑一体成型的方式制成，这样在生产的时候十分的便捷，成型的速度比较的快，在使用的时候用起来十分的牢固，也十分的耐久，机体7的整体均由聚乙烯材料制成，同轴电缆2的右侧且位于机体7的顶端中部设置有红外探测器3，红外探测器3是对活立木表皮温度的非接触式测量，这样在使用的时候就避免了与之接触，在使用的时候可以保护表面不被破坏，红外探测器3是将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
实施例二
请参阅图1、图2、图3、图4、图5和图6，本发明提供一种技术方案：一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，机体7的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏4，按键5的外壁设置有舒适套，按键5可向下按压三毫米，这样在使用的时候按下就会比较的舒适，不会对手指造成任何的硬物感，触摸起来也会比较的舒适，液晶显示屏4的下侧设置有按键5，液晶显示屏4与内部主板电性连接，液晶显示屏4的拐角为曲面设置，这样在使用的时候从外观上看起来的话比较的美观，其次没有拐角，在使用的时候整体的抗击力大大的提升，使用的安全系数也大大的提高，按键5的下侧设置有旋钮6，旋钮6的截面形状为圆形，旋钮6的外壁设置有防滑条纹，这样手指在上面转动的时候十分的舒适，其次在转动的时候不会打滑，可以在戴手套的时候也能够顺利的进行转动。
如图3所示，脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆后传输到TDR测试探头，工作时TDR测试探头的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆与TDR测试探头连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形(如图4所示)，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动LCD液晶屏显示出实时波形和与含水率相关的数据。
图3中的脉冲发射电路可细分为图5中的数字脉冲合成电路、波形预处理电路和超快沿压缩电路，其中：
数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字I、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC(数模转换器)、LPF(低通滤波器)、高速比较器，该电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；
波形预处理电路由电平转换电路、差分转换电路、电平调理电路、幅度调理电路、边沿调理电路组成，该电路可将前级电路的周期方波信号的上升沿压缩为400ps，产生一个边沿预压缩信号，其后级电路为超快沿压缩电路；
超快沿压缩电路由可控恒流源、电阻、阶跃恢复二极管、肖特基二极管、匹配电路组成，该电路可将前级电路上升沿为400ps的边沿预压缩信号压缩为一个上升沿为40ps的超快沿周期方波信号；
图3中的脉冲接收电路可细分为图5中的数字脉冲合成电路和等效采样电路，其中：
数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字II、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC(数模转换器)、LPF(低通滤波器)、高速比较器，该电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；
等效采样电路由双极性脉冲产生电路、肖特基二极管桥式取样门、放大滤波电路、采样保持电路、ADC(模数转换器)组成，前级的数字脉冲合成电路产生的周期方波经双极性脉冲产生电路后，产生一对极性相反、幅值相同、脉宽为150ps的对称周期脉冲，这一对双极性脉冲是为了开启肖特基二极管桥式取样门，从而对传输线传输进来的信号进行等效采样；
数据处理与控制电路由FPGA(现场可编程门阵列)和STM32系列单片机两个主控芯片电路、DAC(数模转换器)电路组成，其中FPGA实现对脉冲发射电路、脉冲接收电路的控制、DAC等高速电路的控制，STM32系列单片机实现对数据的处理以及对人机交互接口、红外测温电路的控制；
人机交互接口的硬件部分由键盘电路、LCD液晶显示屏、液晶驱动电路组成，STM32单片机搭载了Uc/OS-III系统实现人机交互，该单路实现如图所示的波形显示界面功能和键盘操作功能；
红外测温电路由红外探测器、放大器、ADC(模数转换器)和DSP(数字信号处理)电路组成，该电路实现对活立木表皮温度的非接触式测量，将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
TDR测试探头采用三针式(图2)，由50Ω同轴电缆和SMA转接头与脉冲接收电路连接，三针式探头中间的针与同轴电缆芯连接，两侧的针与同轴电缆的屏蔽层连接，该含水率测量仪的TDR测试探头可由SMA转接头拆卸更换不同长度的探针；
该仪器的脉冲信号上升沿为40ps，等效带宽约12.5GHz，常规采样无法实现对其进行采样。因此等效采样电路采用了基于频差法的顺序等效采样法实现对波形的采集，如图6所示，(a)为一周期信号，(b)为采样触发信号，采样触发信号在周期信号的每个周期仅触发一次，在下一个周期步进Δt再进行触发，然后把每个周期采样的点按顺序重新排列，即可获得一个将(a)中信号的周期拓展了数倍的信号。这样再采用常规ADC即可完成信号的采集。
频差法即采用两个频率相差不大的周期信号，一路作为(a)中的周期信号，一路作为(b)中的采样触发信号，如(a)为10 000 000Hz，(b)为9 999 500Hz，相差500Hz，那么(a)周期为100ns，(b)周期为100.005ns，周期相差5ps，相当于Δt为5ps，即可实现对该仪器的上升沿为40ps周期信号的采集，如图6所示，该仪器数字脉冲合成电路中的频率控制字I控制着图6(a)路信号频率，频率控制字II控制着图6(b)路信号频率。
FPGA将采集的波形数据通过FMC通信上发给STM32单片机，STM32单片机再驱动LCD显示波形，如图4，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，脉冲发射电路发射的周期方波第一次反射发生在同轴电缆与TDR测试探头连接处，此时t1点，第二次反射发生在TDR测试探头的探针尾端与活立木边材接触处，此时为t2点，STM32单片机采用双切线法找到波形的t1和t2两点，两点之间的时间差的一半即为脉冲在测试探头上的传输时间，由此计算出脉冲的传播速度V，再由公式(1)计算出测试探头插入活立木边材中的表观介电常数ε，其中c为光速。公式(2)为活立木含水率反演模型，W表示活立木体积含水率，W和ε下标50表示采用50mm长度的测试探头，由此公式可计算出活立木的含水率。
本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，在使用用于测量的基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪的时候，首先需要把整个基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪拿到需要使用的地方，然后检查整个基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪有没有损坏的地方，这样能够防止在使用的时候出现误差，接着在使用的时候首先通过机体7后端的按键5做出指令，然后旋转旋钮6，这时候内部就会脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆2后传输到TDR测试探头1，工作时TDR测试探头1的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆2与TDR测试探头1连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头1的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动液晶显示屏4显示出实时波形和与含水率相关的数据。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头(1)和同轴电缆(2)，其特征在于：所述TDR测试探头(1)的左端安装有同轴电缆(2)，所述同轴电缆(2)的底端设置在机体(7)的顶端，所述同轴电缆(2)的右侧且位于机体(7)的顶端中部设置有红外探测器(3)，所述机体(7)的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏(4)，所述液晶显示屏(4)的下侧设置有按键(5)，所述按键(5)的下侧设置有旋钮(6)；
所述机体(7)内部包括充电电池、开关电源电路、键值识别模块、波形和结果显示模块、数据处理与控制电路、脉冲发射电路和脉冲接收电路，且脉冲发射电路和脉冲接收电路分别与TDR测试探头(1)电性连接；脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆后传输到TDR测试探头(1)，工作时TDR测试探头(1)的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆与TDR测试探头(1)连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头(1)的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动液晶显示屏(4)显示出实时波形和与含水率相关的数据；
脉冲发射电路可细分为数字脉冲合成电路、波形预处理电路和超快沿压缩电路，其中：数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字I、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC、LPF、高速比较器，数字脉冲合成电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；波形预处理电路由电平转换电路、差分转换电路、电平调理电路、幅度调理电路、边沿调理电路组成，波形预处理电路可将前级电路的周期方波信号的上升沿压缩为400ps，产生一个边沿预压缩信号，其后级电路为超快沿压缩电路；超快沿压缩电路由可控恒流源、电阻、阶跃恢复二极管、肖特基二极管、匹配电路组成，超快沿压缩电路可将前级电路上升沿为400ps的边沿预压缩信号压缩为一个上升沿为40ps的超快沿周期方波信号；
脉冲接收电路可细分为数字脉冲合成电路和等效采样电路，其中：数字脉冲合成电路由软件硬件混合设计，其中由FPGA编程实现的部分包括频率控制字II、相位累加器、相位寄存器、相位控制字、波形存储器，由硬件搭建实现的部分包括DAC、LPF、高速比较器，数字脉冲合成电路为后级电路提供的频率可调的低抖动周期方波信号，脉冲接收电路中数字脉冲合成电路的后级电路为波形预处理电路；等效采样电路由双极性脉冲产生电路、肖特基二极管桥式取样门、放大滤波电路、采样保持电路、ADC组成，前级的数字脉冲合成电路产生的周期方波经双极性脉冲产生电路后，产生一对极性相反、幅值相同、脉宽为150ps的对称周期脉冲，这一对双极性脉冲是为了开启肖特基二极管桥式取样门，从而对传输线传输进来的信号进行等效采样；数据处理与控制电路由FPGA和STM32系列单片机两个主控芯片电路、DAC电路组成，其中FPGA实现对脉冲发射电路、脉冲接收电路的控制、DAC等高速电路的控制，STM32系列单片机实现对数据的处理以及对人机交互接口、红外测温电路的控制；人机交互接口的硬件部分由键盘电路、LCD液晶显示屏、液晶驱动电路组成，STM32单片机搭载了Uc/OS-III系统实现人机交互，实现波形显示界面功能和键盘操作功能；红外测温电路由红外探测器、放大器、ADC和DSP电路组成，红外测温电路实现对活立木表皮温度的非接触式测量，将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
2.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述TDR测试探头(1)由五十欧姆同轴电缆(2)和SMA转接头与脉冲接收电路连接，所述TDR测试探头(1)中间的针与同轴电缆(2)芯连接且两侧的针与同轴电缆(2)的屏蔽层连接，所述TDR测试探头(1)可由SMA转接头拆卸更换不同长度的探针。
3.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述同轴电缆(2)的外壁设置有保护层，所述同轴电缆(2)的截面形状为圆形。
4.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述红外探测器(3)是对活立木表皮温度的非接触式测量，所述红外探测器(3)是将温度信息上传给STM32单片机对含水率反演模型进行温度校准。
5.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述液晶显示屏(4)与内部主板电性连接，所述液晶显示屏(4)的拐角为曲面设置。
6.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述按键(5)的外壁设置有舒适套，所述按键(5)可向下按压三毫米。
7.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述旋钮(6)的截面形状为圆形，所述旋钮(6)的外壁设置有防滑条纹。
8.根据权利要求1所述的一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，其特征在于：所述机体(7)的整体均通过注塑一体成型的方式制成，所述机体(7)的整体均由聚乙烯材料制成。
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