今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利——折疊式樹徑生長量實(shí)時(shí)精密測量儀。該專利由中國計(jì)量學(xué)院申請，并于2016年10月12日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說明

本發(fā)明屬于測試計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種折疊式樹徑生長量實(shí)時(shí)精密測量儀。

發(fā)明背景

森林作為陸地生態(tài)主體，能有效地吸收大氣中的CO2并將其固定在植被或土壤中，而評價(jià)植物固定CO2量（即其生長量）主要通過樹徑和樹高這兩個(gè)量來實(shí)現(xiàn)。由于樹高這一參數(shù)測量時(shí)的不準(zhǔn)確性，在測量植物生長量時(shí)，樹木直徑這一參數(shù)顯得尤為重要。樹干依據(jù)環(huán)境或其生理節(jié)律會出現(xiàn)周期性的膨脹和收縮，這些生理活動直接反映了樹干的生理狀態(tài)。樹干生理擴(kuò)張是因?yàn)闃涓尚钣兴?，其水分蒸發(fā)使木質(zhì)壓力下降，引起樹干收縮，而其固定CO2又會引起樹干生長擴(kuò)張。因此，為了解樹木短期內(nèi)的直徑變化、長期的生長量和生長速率的變化及其與環(huán)境間的關(guān)系，對樹木直徑生長量進(jìn)行精確實(shí)時(shí)地測量具有十分重要的意義。

現(xiàn)有測量方法中，樹木直徑的測量主要分為兩種：支架式樹徑測量裝置，主要采用相互垂直的四個(gè)支架將直線位移傳感器裝夾到樹干上，但由于裝配誤差的存在使得該方法只能獲得某一條直徑或者弦線的數(shù)據(jù)，存在較大誤差。同時(shí)，夾緊時(shí)易造成夾具過緊影響樹徑測量準(zhǔn)確度，此外風(fēng)大時(shí)易造成的裝置傾斜，也會增加增大誤差；拉繩式樹徑測量裝置，主要通過拉繩傳感器進(jìn)行測量。其中，由于拉繩傳感器是通過切向拉力固定，鋼絲繩對樹的壓力取決于樹的大小。若樹徑差異大，測量結(jié)果之間則可比性差。因此有必要設(shè)計(jì)一個(gè)多支點(diǎn)式的測量裝置，用以穩(wěn)定精確的測量樹徑值以及樹徑的實(shí)時(shí)變化量，該裝置采用可折疊式，攜帶方便，適用于林業(yè)人員隨身攜帶以完成森林實(shí)地測量。

發(fā)明內(nèi)容

針對植物樹徑精密測量的現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種折疊式樹徑生長量實(shí)時(shí)精密測量儀，該裝置能夠?qū)崟r(shí)精確地測量樹木直徑，且體積小巧可折疊，方便攜帶。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：包括定位支架、裝夾單元、測量單元和信號傳輸處理電路。所述裝置采用夾緊功能與測量功能分開的方式，改變了傳統(tǒng)的夾緊與測量一體式的結(jié)構(gòu)，首先 采用兩根支架的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以先夾緊后測量的方式代替了夾緊測量同時(shí)進(jìn)行的方式。裝置實(shí)行夾緊與測量串行的方式，夾緊裝置與測量裝置相互配合且互不干擾，單人即可完成測量工作。

所述裝置在各部分連接處裝有高精度活動鉸鏈或軸承，使得測量臂與夾緊臂可折疊，在測量時(shí)配合擋板及碰珠實(shí)現(xiàn)精確定位。

所述的折疊式樹徑生長量實(shí)時(shí)精密測量儀，在部件滿足使用要求的同時(shí)，對測量儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，包括測量儀定位支架、傳感器夾具、定位夾具采用骨架式結(jié)構(gòu)，夾緊臂和測量臂采用中空式結(jié)構(gòu)，在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度要求的同時(shí)使測量儀夾具質(zhì)量大幅度減小。此外，對測量儀的制作材料和制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在減小測量儀質(zhì)量的同時(shí)提高了裝置的耐磨性，保證了其使用壽命。

本發(fā)明的有益效果在于，測量裝置有兩個(gè)參數(shù)，分別為樹干直徑及樹干直徑的實(shí)時(shí)微變化量。同時(shí)，適用于植物的生長量測量問題，測量范圍大，對樹干表面要求低。機(jī)械結(jié)構(gòu)采用可折疊式方便攜帶，而且使用方便并且質(zhì)量輕體積小，夾具對樹干傷害小。采用微米級位移傳感器，靈敏度和分辨力高，工作壽命長，能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸。此外，測量裝置采用太陽能供電，適合長期野外測量試驗(yàn)。