折叠式树径生长量实时精密测量仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种折叠式树径生长量实时精密测量仪，该装置能够实时精确地测量树木直径，且体积小巧可折叠，方便携带。测量装置包括支架、栅类尺、传感器夹具、微米级位移传感器传感器和信号传输处理电路。装置采用多点定位、三点测量直径的方式，由两个部分组装成夹角为90°至150°间的V型体，结合安装在与V型角的对角线重合处的微位移传感器，实现树径的测量。微米级位移传感器及磁栅尺通过信号传输处理电路与上位机间进行远程数据传输。本发明能够稳定实时地同时测量树径及其微变化量，减少测量误差。该装置采用可折叠式方便携带，而且使用方便并且质量轻体积小，夹具对树干伤害小。
【专利说明】折叠式树径生长量实时精密测量仪
【技术领域】
[0001] 本发明属于测试计量【技术领域】，具体涉及一种折叠式树径生长量实时精密测量 仪。
【背景技术】
[0002] 森林作为陆地生态主体，能有效地吸收大气中的C02并将其固定在植被或土壤中， 而评价植物固定C02量（即其生长量)主要通过树径和树高这两个量来实现。由于树高这一 参数测量时的不准确性，在测量植物生长量时，树木直径这一参数显得尤为重要。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。树干生理扩张是因为树干蓄有水分，其水分蒸发使木质压力下降，引起树干收缩，而其 固定〇) 2又会引起树干生长扩张。因此，为了解树木短期内的直径变化、长期的生长量和生 长速率的变化及其与环境间的关系，对树木直径生长量进行精确实时地测量具有十分重要 的意义。
[0003] 现有测量方法中，树木直径的测量主要分为两种：（1)支架式树径测量装置，主要 采用相互垂直的四个支架将直线位移传感器装夹到树干上，但由于装配误差的存在使得该 方法只能获得某一条直径或者弦线的数据，存在较大误差。同时，夹紧时易造成夹具过紧影 响树径测量准确度，此外风大时易造成的装置倾斜，也会增加增大误差；（2)拉绳式树径测 量装置，主要通过拉绳传感器进行测量。其中，由于拉绳传感器是通过切向拉力固定，钢丝 绳对树的压力取决于树的大小。若树径差异大，测量结果之间则可比性差。因此有必要设 计一个多支点式的测量装置，用以稳定精确的测量树径值以及树径的实时变化量，该装置 采用可折叠式，携带方便，适用于林业人员随身携带以完成森林实地测量。
【发明内容】
[0004] 针对植物树径精密测量的现有技术的不足，本发明提供一种折叠式树径生长量实 时精密测量仪，该装置能够实时精确地测量树木直径，且体积小巧可折叠，方便携带。
[0005] 为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案： 本发明包括定位支架、装夹单元、测量单元和信号传输处理电路。所述装置采用夹紧功 能与测量功能分开的方式，改变了传统的夹紧与测量一体式的结构，首先采用两根支架的 机械结构设计，以先夹紧后测量的方式代替了夹紧测量同时进行的方式。装置实行夹紧与 测量串行的方式，夹紧装置与测量装置相互配合且互不干扰，单人即可完成测量工作。
[0006] 所述装置在各部分连接处装有高精度活动铰链或轴承，使得测量臂与夹紧臂可折 叠，在测量时配合挡板及碰珠实现精确定位。
[0007] 所述的折叠式树径生长量实时精密测量仪，在部件满足使用要求的同时，对测量 仪的结构进行了轻量化设计，包括测量仪定位支架、传感器夹具、定位夹具采用骨架式结 构，夹紧臂和测量臂采用中空式结构，在保证结构强度和刚度要求的同时使测量仪夹具质 量大幅度减小。此外，对测量仪的制作材料和制作工艺进行了优化，在减小测量仪质量的同 时提高了装置的耐磨性，保证了其使用寿命。
[0008] 本发明的有益效果： (1)测量装置有两个参数，分别为树干直径及树干直径的实时微变化量。
[0009] (2)适用于植物的生长量测量问题，测量范围大，对树干表面要求低。
[0010] (3 )机械结构采用可折叠式方便携带，而且使用方便并且质量轻体积小，夹具对树 干伤害小。
[0011] (4)采用微米级位移传感器，灵敏度和分辨力高，工作寿命长，能实现信息的远距 离传输。
[0012] (5)测量装置采用太阳能供电，适合长期野外测量试验。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的原理图； 图2为本发明的俯视图； 图中：1.定位支架a;2.不锈钢块；3.挡板a;4.轴；5.支架a;6.传感器夹具；7.滑块a;8.锁紧旋钮a;9.调节手轮；10.微米级位移传感器；11.螺杆；12.锁紧旋钮b; 13.滑 块b;14.A字形支架；15.凹形块；16.树干；17.支架b;18.轴；19.挡板b;20.定位支架 b〇
[0014] 图3为本发明的等轴侧视图； 图中：2.不锈钢块；5.支架a;6.传感器夹具；7.滑块a;8.锁紧旋钮a;9.调节手轮； 10.微米级位移传感器；11.螺杆；12.锁紧旋钮b; 13.滑块b; 14.A字形支架；15.凹形块； 16.树干；17.支架b; 18.轴；19.挡板b;20.定位支架b;21.连接铰链；22.磁栅尺信号传 输线；23.磁栅尺定尺；24.磁栅尺动尺。
[0015] 图4为本发明的等轴侧视图。
[0016] 图中：1.定位支架a;2.不锈钢块；5.支架a;6.传感器夹具；7.滑块a;8.锁紧 旋钮a;9.调节手轮；10.微米级位移传感器；11.螺杆；15.凹形块；16.树干；17.支架b; 18. 轴；19.挡板b;20.定位支架b;21.连接铰链。
[0017] 图5为折叠后视图。
[0018] 2.不锈钢块；3.挡板a;5.支架a;6.传感器夹具；7.滑块a;8.锁紧旋钮a;9.调 节手轮；11.螺杆；12.锁紧旋钮b;13.滑块b;14.A字形支架；15.凹形块；17.支架b; 19. 挡板b;20.定位支架b;22.磁栅尺信号传输线；23.磁栅尺定尺。
[0019] 图6为信号传输处理电路。
【具体实施方式】
[0020] 本发明【具体实施方式】植物直径生长量精密测量装置，根据树木直径变化量与其装 置机械结构的函数关系而设计的，以下结合附图对本发明作进一步描述。
[0021] 如图1所示，为植物直径生长量精密测量装置的原理，可推导出如式（1)公式：
【权利要求】
1.折叠式树径生长量实时精密测量仪，其特征在于：定位支架a(l)和定位支架b(20) 通过活动铰链（21)相连，组合后组成一个夹角为a的定位支架，定位支架a (1)和定位支 架b (20)上有燕尾槽，与不锈钢块（2)配合在固定定位支架的同时防止定位支架磨损影响 测量精度及使用寿命；定位支架a (1)与支架a (5)通过轴（4)相连，由挡板a (3)控制使 用时两者间的角度，挡板a (3)内装有高精度碰珠，也起到定位作用；支架a (5)主要为测 量工具提供支架，其上装有滑块a (7)，滑块a (7)的一面装有栅类尺动尺（24)，与装在支 架a (5)内侧底部的栅类尺定尺（23)平行，完成树径静态值的测量；滑块a (7)的另一面 装有传感器夹具（6)，利用锁紧旋钮a (8)固定传感器夹具（6)，通过移动滑块a (7)可同时 移动栅类尺动尺（24)与微位移传感器（10)达到测量目的；支架b (17)主要用于与定位支 架a (5)、b (20)共同组成定位系统，支架b (17)和V型定位支架b (20)通过轴（18)相 连，由挡板b (19)控制使用时两者间的角度，支架b (17)上的滑块b (13)与A字形支架 (14)相连，通过锁紧旋钮b (12)固定A字形支架（14)，A字形支架（14)上的两个螺孔与 两个M10螺杆（11)相连，螺杆（11)前端装有凹形块（15)，后端装有调节手轮（9)，两个凹形 块（15)与定位支架a (l)、b (20)组成空间上的四个点，保证整个装置的稳定装夹；滑块a (7)、b (13)上与传感器夹具（6)和A字形支架（14)的连接处都装有活动铰链，用于传感器 夹具（6)和A字形支架（14)的折叠；栅类尺动尺的信号传输线（22)通过支架b (17)底面 的孔穿出，栅类尺动尺的信号传输线（22)和微米级位移传感器（10)的传输线分别与信号 处理传输电路相连，信号处理传输电路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上位机，信号处理传输电路中设有定时唤醒模块，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（16)的变化量。
【文档编号】G01B7/12GK104330017SQ201410551262
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】李东升, 姚静远, 陈爱军, 于航, 冷国强 申请人:中国计量学院