CN206056492U - 一种便携式电子测径仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种便携式电子测径仪，包括一外壳，在外壳中设置有卷盘，所述卷盘上盘绕有测量钢绳，测量钢绳一端伸出外壳，卷盘上设置有拉绳位移传感器，在外壳中还设置有电路板，电路板上设置有以单片机为核心的电路，电路连接有液晶显示屏、拉绳位移传感器、A/D转换器、确定按钮、开关机按钮、数据传送按钮、蓝牙设备等，拉绳位移传感器将信号发送给单片机，单片机将测量结果在液晶显示屏上显示，确定按钮用于取数，数据传送按钮用于通过蓝牙向外传送数据。本实用新型便携，同时兼具电子化测量，数字化显示传输功能，可实现内外作业一体化。

Description

一种便携式电子测径仪

技术领域

本实用新型涉及一种测径仪器，具体讲是一种便携式的电子树木测径仪，适用于林木直径测量，特别是林木最基本的测树因子-胸径的测量。

背景技术

树木胸高直径(diameter at breast height)简称胸径，是指位于距根颈胸高位置处的直径，是立木测定的最基本因子之一。测量胸径位置考虑到三个因素：第一是在胸高位置附近，直径测量值变化很稳定。绝大多数林木随高度增加，树体削度大大增加。林木树体是不规则体，将树体分成四部分，从底端到顶端依次为凹曲线体、圆柱体、抛物线体和圆锥体；其中，圆柱体体积占树体体积的比重最大，最能代表树体的体积。胸高位置正好在这个区域内，而且测量胸高上下微小高度位置的直径，得到的测量值变化误差可以忽略不计。第二是林业上林木造材使用和材积的计算，主要利用的是圆柱体部分。胸径的测量非常重要。第三是胸高位置是按照调查人员最舒适的测量位置设定的，不同国家平均身高特征来设定高度。在美国，胸高位置定义为4.5英尺(1.37米)；在韩国和日本胸高位置定义为1.2米；我国胸高位置定为1.3米。

用于树干与木材直径的测量工具种类很多,结构繁简差别很大。简单的有轮尺、直径卷尺(围尺)和检径尺(钩尺)等。目前市场上也出现了一些测量树木胸高直径的电子类产品,如树木直径记录仪、测树超站仪、蓝色测径仪、数码测树尺和果茎生长测量尺等。测树超站仪是一台集测径、测高和定位多功能测树仪，其测径原理是将树体分成上、中、下三部分，通过瞄准器瞄准树体边缘以求得三处的直径。由于树干横截面绝大多数都不是圆形而是椭圆型或者不规则形状，测树超站仪测得的直径是不准确的。

树木测径仪是一种基于拉伸传感器的自动测量记录林木直径的设备。这种设备采用绕测的办法，通过AD转换将传感器测得的数据转换成周长与直径，解决了椭圆型或者不规则形状截面直径测量。蓝色测径仪、数码测树尺和果茎生长测量尺是瑞典公司的产品，其形状类似卡尺，具有防水性能好、坚固耐用、重量轻、价格便宜的优势，但是同测树超站仪一样无法解决不规则形状直径的测量。

以测树超站仪为代表的测径仪，测量林木胸径是用瞄准镜目测的。这类仪器缺点有很多，第一是这种方法是将树干横截面当成标准圆形，无法精确测量横截面不规则胸高直径；第二是用瞄准镜目测胸高直径的系统误差和测量误差都非常大；这种仪器测量也没有考虑过人体工学的问题，目测林木胸径的测量误差会非常大，胸径的微小差异都会引起林木蓄积和材积误差几何倍数增加；第三是这类瞄准设备一般含瞄准器(或者目镜)和红外线目标点，在阴天或者光线不是很强的室内还能看到红外点，但是当光线很强的野外就非常难找到红外目标点，因此很难进行对胸径的测量。

以卡尺和轮尺为代表的测径仪，这类仪器缺点主要是针对树干横截面不规则的问题，需要在胸高位置多次测量不同方向的直径，需要人工读数，存在估读误差，且测量数据无法直接保存，需要纸质记录，通常需要一人测量、一人记录，工作效率低。

任何研制目的是为了适应野外，尤其是山区使用，仪器必须要计算量小、体积小、重量轻、便携。

实用新型内容

针对现有技术的局限性，本实用新型提供一种便携式电子测径仪，该测径仪不仅便携，而且是一种基于位移传感和无线传感技术，集成化、微型化和内外作业一体化的精准测量仪器，产品坚固防水、便携易带、功能低耗、成本低廉且易操作，解决了林木横截面为椭圆型或者不规则形状的直径测量问题，实现了林木胸径测量数字化和精准化。

本实用新型解决以上技术问题所采取的技术方案如下：一种便携式电子测径仪，包括一外壳，在所述外壳中设置有卷盘，所述卷盘上盘绕有测量钢绳，所述测量钢绳一端固定于所述卷盘上，另一端伸出所述外壳，所述卷盘底部设置有位移传感器，所述位移传感器感应测量钢绳的位移量；

在所述外壳中还设置有电路板，所述电路板以单片机为核心设置电路，所述单片机连接液晶显示屏、位移传感器、确定按钮、开关机按钮、A/D转换器；所述位移传感器将信号发送给所述单片机，所述单片机将测量结果显示在所述液晶显示屏上。

进一步地，所述外壳由底盒和上盖两部分组成，所述底盒和上盖以扣合方式连接，在所述底盒或上盖上设置有所述测量钢绳穿出的孔洞。

进一步地，在所述底盒和上盖之间有螺钉连接。

进一步地，在所述底盒和上盖的扣合处加密封圈密封。

进一步地，所述液晶显示屏、确定按钮、开关机按钮都设置在所述外壳上表面。

进一步地，所述单片机还连接有数据发送按钮和蓝牙设备，所述数据发送按钮连通所述单片机与蓝牙设备之间的电路；所述数据发送按钮也设置在所述外壳上表面。

进一步地，所述蓝牙设备与一手臂穿戴显示器通过蓝牙通讯，所述手臂穿戴显示器上具有液晶显示屏、蓝牙设备、存储器。

进一步地，所述手臂穿戴显示器上设有USB端口。

与已有技术相比，本实用新型显著的有益效果体现在：

1、本电子测径仪采用的是围测的方法，解决了树体不规则横截面直径的精准测量。

2、本电子测径仪利用钢绳和成熟的传感器、单片机就可以采用围尺测量周长，利用公式转化为直径，其中c为测量周长，d为树木直径，解决了背景中提到的卡尺测量由于树木横截面不是标准圆，而直接测量直径引起的误差问题。

3、本电子测径仪还设置了液晶显示屏和存储器，是一种电子化树木直径测量仪器，数据可以数字化显示、电子化保存，解决背景技术中提到的测径尺人工读数、易读错、需要纸质记录等问题。

4、本电子测径仪还可配置手臂穿戴显示器，通过蓝牙数据可以发送到手臂穿戴显示器，并且通过手臂穿戴显示器可记录存储，设有USB端口，有利于后台处理，实现了内外作业一体化。

5、本电子测径仪外壳采用工程塑料，防护级别可达IP54级，具有坚固耐用，防水防摔，满足一般野外调查消耗强度；采用锂电池充电，续航能力强，显示清晰；整个仪器重量为0.75kg左右(不含电池)，非常适合于野外作业。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为便携式电子测径仪外观结构图。

图2为便携式电子测径仪内剖视图。

图3为便携式电子测径仪测量钢绳结构图；

图4为便携式电子测径仪所用的一种拉绳位移传感器的结构图；

图5为便携式电子测径仪电路原理框图；

图6为手臂穿戴显示器图。

图中标号：1-外壳、2-测量钢绳、3-卷盘、4-液晶显示屏、5-位移传感器、6-电路板、7-确定按钮、8-数据发送按钮、9-开关机按钮、10-纽扣电池、11-单片机、12-A/D转换器、13-蓝牙设备、14-存储器、15-手臂穿戴显示器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本实用新型技术方案作的唯一限定，凡是在本实用新型技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本实用新型的保护范围。

如图1、2所示，一种便携式电子测径仪，比较具体地讲，主要包括：外壳1、测量钢绳2、卷盘3、液晶显示屏4、位移传感器5、电路板6、确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9、纽扣电池10等。

本实用新型具有可手持单人操作的优势，如图1所示，外壳1小巧轻便，外形扁平，由工程塑料制成，工程塑料具有优良的综合性能，刚性大，蠕变小，机械强度高，耐热性好，电绝缘性好，可在较苛刻的化学、物理环境中长期使用。外壳1可由底盒和上盖两部分组成，底盒和上盖之间可以以扣合的方式密合，或者进一步可加螺钉拧紧固定，或者再进一步讲，可在扣合处加密封圈增强密封；除此之外，任何一种能够在壳体里面放置器件，又可以方便打开或关闭，且满足一定密封性的壳体形式，都是可取的。密封的理由是在里面装有电路板等电器件，防止进水或受潮。

如图2所示，在外壳1的里部空间中，设置有测量钢绳2、卷盘3、拉绳位移传感器5、电路板6、纽扣电池10等，确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9穿过外壳面板进入到里部，与电路板6电相连。卷盘3的中心孔套设在外壳中的转轴上，卷盘圆周上盘绕测量钢绳2，卷盘3可绕转轴转动，如图3所示；测量钢绳2穿过外壳1上开设的孔洞伸出壳外(如图1所示)，当在外拉动测量钢绳2时，卷盘3开始转动。测量钢绳2强度高、弹性好、自重轻、挠性好、抗腐蚀性强。在卷盘3底部安装有位移传感器5，能够测量测量钢绳2拉出的长度。进一步讲，位移传感器5可选用多种形式的位移传感器，如光栅式、容栅式、磁栅式传感器，或应变式、电感式传感器，或霍尔传感器等，图4是一种拉绳传感器的示意图。

如图5所示，电路板6上设置有以单片机11为核心的电路，电路由纽扣电池10供电，单片机11对外连接有确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9三个按钮，以及液晶显示屏4、位移传感器5、A/D转换器12、蓝牙设备13、存储器14等。上述单片机11、确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9、液晶显示屏4、位移传感器5、A/D转换器12、蓝牙设备13、存储器14这些器件本身属于电子技术领域常用器件，以单片机11为中央处理器与确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9、液晶显示屏4、位移传感器5、A/D转换器12、蓝牙设备13、存储器14等连接构成的电路也是常规电路构造，各器件的功能显而易见。进一步件，可在电路板上外接USB接口的蓝牙适配器。

如图1所示，确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9、液晶显示屏4设置在外壳1的外表面，可以进行功能操作和看见显示的内容。确定按钮7、数据发送按钮8、开关机按钮9，具有延时、展宽、外同步、抗干扰、可靠性高、工作区域稳定的功能。按下开关机按钮9时，单片机11根据按钮的触发辨识为开机需求，仪器上电，各器件进行工作状态。拉出测量钢绳2，位移传感器5感应钢绳的位移，将信号通过A/D转换传送给单片机11，液晶显示屏实时显示测量钢绳的位移量；当测量钢绳2绕树干一周以后，停止拉动测量钢绳2，按下确定按钮7，单片机11根据传感器发送的位移信号(即林木周长)，利用公式计算为林木直径，在液晶显示屏4上显示。单片机11同时也可以通过存储器14存储这些数据。当测量完毕，操作人员松开测量钢绳2，钢绳自动通过卷盘收回，树木直径值自动归零。

此外，还可以更智能化一些，采取带有计数功能的单片机，每当测量一株林木时，按下确定按钮7时，同时会显示林木直径和林木序号。

再进一步讲，为了实现内外作业一体化，兼具数据传输功能，在电路上还可以连接有蓝牙设备13，可以通过蓝牙进行外部数据传输。因此，另配一手臂穿戴显示器15，核心器件包括液晶显示屏和蓝牙设备，另外还可以有多种功能器件如存储器、转换器等，还设有USB端口，通过蓝牙接收测径仪传过来的数据，可以将数据导入电脑里，此时按下测径仪上的数据发送按钮8，启动电路板6上的蓝牙设备，测径仪上的蓝牙设备与手臂穿戴显示器上的蓝牙设备接通就可进行数据传输，实现后台存储。

利用上述原理，在本发明在使用时，就可按照如下步骤操作：

第一步，测量工作人员站在目标林木周围，按下开关机按钮9将测量钢绳2环绕林木一周。

第二步，待测量钢绳2将目标林木围绕好后，按确定按钮7，计算直径并在液晶显示屏4上显示。

第三步，按一下数据发送按钮8，将测量结果传送到手臂穿戴显示器中用于存储，最终获取样地内目标林木的直径。测量完毕，长按开关机按钮9关闭电子测径仪。

本实用新型便携，同时兼具数据传输功能，自动化存储，实现内外作业一体化。根据绝大多数成年树木的直径，测量钢绳长度可设计为2米基本满足绝大多数树木的测量要求。针对目前森林调查测量设备落后，测量精度不高，效率低下等问题，开发此精准、便携、易用、高效的测量仪器，实现了林木测仪器的低成本、微型化、智能化、一体化、实时性、高可靠性的完美集成。

Claims (8)

1.一种便携式电子测径仪，其特征在于：包括一外壳(1)，在所述外壳(1)中设置有卷盘(3)，所述卷盘(3)上盘绕有测量钢绳(2)，所述测量钢绳(2)一端固定于所述卷盘(3)上，另一端伸出所述外壳(1)，所述卷盘(3)底部设置有位移传感器(5)，所述位移传感器(5)感应测量钢绳(2)的位移量；

在所述外壳(1)中还设置有电路板(6)，所述电路板(6)以单片机(11)为核心设置电路，所述单片机(11)连接液晶显示屏(4)、位移传感器(5)、确定按钮(7)、开关机按钮(9)、A/D转换器(12)；所述位移传感器(5)将信号发送给所述单片机(11)，所述单片机(11)将测量结果显示在所述液晶显示屏(4)上。

2.根据权利要求1所述的便携式电子测径仪，其特征在于：所述外壳(1)由底盒和上盖两部分组成，所述底盒和上盖以扣合方式连接，在所述底盒或上盖上设置有所述测量钢绳(2)穿出的孔洞。

3.根据权利要求2所述的便携式电子测径仪，其特征在于：在所述底盒和上盖之间有螺钉连接。

4.根据权利要求2或3所述的便携式电子测径仪，其特征在于：在所述底盒和上盖的扣合处加密封圈密封。

5.根据权利要求1所述的便携式电子测径仪，其特征在于：所述液晶显示屏(4)、确定按钮(7)、开关机按钮(9)都设置在所述外壳(1)上表面。

6.根据权利要求1或5所述的便携式电子测径仪，其特征在于：所述单片机(11)还连接有数据发送按钮(8)和蓝牙设备(13)，所述数据发送按钮(8)连通所述单片机(11)与蓝牙设备(13)之间的电路；所述数据发送按钮(8)也设置在所述外壳(1)上表面。

7.根据权利要求6所述的便携式电子测径仪，其特征在于：所述蓝牙设备(13)与一手臂穿戴显示器(15)通过蓝牙通讯，所述手臂穿戴显示器(15)上具有液晶显示屏、蓝牙设备、存储器。

8.根据权利要求7所述的便携式电子测径仪，其特征在于：所述手臂穿戴显示器(15)上设有USB端口。