CN205403693U

CN205403693U - 一种高精度树木胸径测量装置

Info

Publication number: CN205403693U
Application number: CN201620029717.3U
Authority: CN
Inventors: 叶兰芝; 李东升; 陈爱军; 冷国强
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2026-01-13

Abstract

本实用新型公开了一种高精度树木胸径测量装置。本实用新型主要由固定夹具、测量部件、处理电路构成。固定夹具中两根对称L型铝型材处于同一平面上，长爪容栅数显卡尺尺身与支撑杆分别固定在铝型材两端，四个直角定位连接件分别安装于容栅卡尺尺身与支撑杆端部，从而构成矩形支架。其中一根L型铝型材中心处开槽与矩形绳扣配合，并由螺钉固定，弹性固定绳穿过矩形绳扣紧固于树干上。U型支架固定于另一根L型铝型材中心处，两个橡胶固定块分别由羊角螺钉固定于U型支架两端面，传感器支架安装于该根L型铝型材中心处，用于固定电感位移传感器。本实用新型测量分辨率高，精度达到微米量级；同时树径静态测量与动态测量结合，减少了测量误差。

Description

一种高精度树木胸径测量装置

技术领域

本实用新型属于测试计量技术领域，具体涉及一种高精度树木胸径测量装置。

背景技术

树木胸径是胸高直径的简称，立木测定的最基本因子之一。森林蓄积量、生物量、生长情况等测定和评估都是基于胸径进行的。树干依据环境或其生理节律会出现周期性的膨胀和收缩，这些生理活动直接反映了树干的生理状态。测量树径变化量可以直接反应植物的生长状况，因此，胸径的测量在森林资源监测中具有重要地位。另外，树径精密实时测量可以为植物碳汇量与生长环境模型提供数据支持。

现有树径测量装置可以分为两大类，接触式测量与非接触式测量。接触式测量装置一般以传感器作为检测部件，如德国ECOMATIC公司生产的Dendrometer植物生长测量仪带张力传感器，可监测环境因子对植物水分平衡的影响及茎杆、果实直径的生长。将装置固定在测量部位，数据可以直读及自动记录，但是它只能测量树径的变化量而不是绝对直径且价格昂贵。非接触式测量装置一般以光电、电磁等技术为基础，如RD1000激光技术测树仪，内置角规常数程序，可用来测量断面积、直径和树高，内置倾角传感器，用于倾斜校正测量，能够准确地采集到树干任何部位的直径，虽然非接触式测量装置方便携带、测量快速，但是精度不能满足研究要求和实时测量的需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种高精度树木胸径测量装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型主要由固定夹具、测量部件、处理电路构成。上述固定夹具中两根对称L型铝型材处于同一平面上，长爪容栅数显卡尺尺身与支撑杆分别固定在铝型材两端，四个直角定位连接件分别安装于容栅卡尺尺身与支撑杆端部，从而构成矩形支架。其中一根L型铝型材中心处开槽与矩形绳扣配合，并由螺钉固定，弹性固定绳穿过矩形绳扣紧固于树干上。U型支架固定于另一根L型铝型材中心处，两个橡胶固定块分别由羊角螺钉固定于U型支架两端面，传感器支架安装于该根L型铝型材中心处，用于固定电感位移传感器。两根L型铝型材上还固定有水准泡，用于检测整个装置是否处于水平状态。

上述测量部件包括容栅数显卡尺、电感位移传感器。容栅数显卡尺尺身既作为支撑杆也作为测量件，容栅数显卡尺用于胸径静态测量；电感位移传感器用于胸径动态测量。

本实用新型有益效果：

（1）仪器安装方便、轻巧，对树木生长影响较小；

（2）测量分辨率高，精度达到微米量级，满足测量及研究需求；

（3）树径静态测量与动态测量结合，直接得到树径参数并非间接得到，减少了测量误差；

（4）树径静动态测量值可以直接显示、存储，方便实验人员数据处理；

（5）仪器供电简单，耗电量小，适合室外长期测量。

附图说明

图1为本实用新型原理图；

图2为本实用新型俯视图；

图中：1、沉头螺钉；2、十字螺钉；3、L型铝材；4、直角定位连接件；5、支撑杆；6、传感器测头；7、水准泡；8、U型支架；9、螺母；10、传感器支架；11、电感位移传感器；12、螺杆；13、羊角螺钉；14、橡胶固定块；15、L型铝材；16、容栅数显卡尺；17、容栅卡尺尺身。

图3为本实用新型侧视图；

图中：18、矩形绳扣；19、弹性固定绳；20、树干。

具体实施方式

本实用新型具体实施方式，以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，为树木胸径测量装置的原理图，本实用新型应用树径静态测量与动态测量相结合原理，以容栅数显卡尺测量值作为胸径静态参量L，电感位移传感器测量值作为胸径动态参量Δl_i。测量结果组成：第一部分为容栅数显卡尺读数，第二部分为电感位移传感器读数，二者之和为测量结果，因此所得树径实时测量值为L_i=L+2Δl_i。

以下结合图2、图3对测量装置进行详细阐述。

L型铝材3与L型铝材15对称放置于同一平面上，将容栅卡尺尺身17与支撑杆5分别通过L型铝材3、15的矩形槽，利用十字螺钉2固定保证两支撑杆平行。4个直角定位连接件4分别安装于容栅卡尺尺身17和支撑杆5的端部，构成矩形支架。其中一根L型铝型材3中心处开槽与矩形绳扣18配合，并由螺钉固定，弹性固定绳19穿过矩形绳扣18紧固于树干上。U型支架8固定于另一根L型铝型材15中心处，两个橡胶固定块14分别由2只羊角螺钉13固定于U型支架8两端面。整个装置固定于树干20之后将2只水准泡7分别安装于两根L型铝材3、15上用于检测整个装置是否处于水平状态。

测量部件包括容栅数显卡尺16、电感位移传感器11、传感器支架10。容栅卡尺尺身17既作为支撑杆也作为测量件，构成容栅数显卡尺进行胸径静态测量；传感器支架10安装于L型铝型材15中心处，用于固定电感位移传感器11，装置重新设计了传感器测头6，该测头为矩形状，装配好之后，调节电感位移传感器11位置使测头与树干接触，保证测头与树干相切，从而测头所测数据为树木直径的变化量，此时就完成了电感位移传感器的装夹。电感位移传感器11与信号处理传输电路相连，信号处理传输电路可接收传感器信号并进行处理，将处理好的数据通过无线收发数传模块上传的上位机，信号处理传输电路中设有定时唤醒程序，可在固定时间间隔采集数据并上传到上位机显示，上位机远程接收数据后处理，上位机接收存储数据并绘制相应表格，获得所需时间段内树干的变化量。

本实用新型具体操作流程为：将L型铝材3、容栅卡尺尺身17、支撑杆5安装稳固之后，其中一根L型铝型材3与矩形绳扣18配合，弹性固定绳19穿过矩形绳扣18紧固于树干20上；再将L型铝材15固定于容栅卡尺尺身17和支撑杆5上，U型支架8通过螺杆12、螺母9固定，传感器支架10安装与L型铝材15中心处，用于固定电感位移传感器11，旋紧羊角螺钉13使两个橡胶固定块14接触树干并起到稳定整个装置的作用；将2只水准泡7分别安装于两根L型铝材3，15上，检测整个装置是否处于水平状态，调整装置平衡直到满足测量要求。此时可利用容栅数显卡尺16进行树径静态参数测量，记录数显示数为L。电路部分设计电感位移传感器11每30min测量存储一次树径动态参数测量，记录动态示值Δl_i，则胸径测量实时值为：L_i=L+2Δl_i。

本实用新型能够实时完成植物树干直径及周长的测量，测量范围大，减少了测量误差和工作量。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种高精度树木胸径测量装置，其特征在于：该装置主要由固定夹具、测量部件、处理电路构成；上述固定夹具中两根对称L型铝型材处于同一平面上，长爪容栅数显卡尺尺身与支撑杆分别固定在铝型材两端，四个直角定位连接件分别安装于容栅数显卡尺尺身与支撑杆端部，从而构成矩形支架；其中一根L型铝型材中心处开槽与矩形绳扣配合，并由螺钉固定，弹性固定绳穿过矩形绳扣紧固于树干上；U型支架固定于另一根L型铝型材中心处，两个橡胶固定块分别由羊角螺钉固定于U型支架两端面，传感器支架安装于该根L型铝型材中心处，用于固定电感位移传感器；两根L型铝型材上还固定有水准泡，用于检测整个装置是否处于水平状态；上述测量部件包括容栅数显卡尺、电感位移传感器；容栅数显卡尺尺身既作为支撑杆也作为测量件，容栅数显卡尺用于胸径静态测量；电感位移传感器用于胸径动态测量。