專利名稱：一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感地面測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，特別是涉及一種便攜式地表粗糙度自動(dòng)測(cè)量?jī)x器。
背景技術(shù)：
地表幾何粗糙度可以用地表均方根高度s和自相關(guān)長(zhǎng)度I來(lái)描述，這兩個(gè)參數(shù)分別從垂直和水平的尺度上對(duì)地表粗糙度進(jìn)行了限定，獲取更有代表性的均方根高度與相關(guān)長(zhǎng)度，是地表后向散射計(jì)算正確與否的決定因素之一。地表幾何粗糙度在農(nóng)業(yè)、土壤學(xué)、天氣與氣候預(yù)測(cè)、地質(zhì)等應(yīng)用領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。在農(nóng)業(yè)和土壤學(xué)方面，粗糙度對(duì)入滲、洪水和土壤侵蝕過(guò)程都有影響；在氣候和天氣預(yù)報(bào)領(lǐng)域，土壤貯存和蒸發(fā)水分也有賴于地表粗糙度情況；在地質(zhì)學(xué)方面，可以依據(jù)表面粗糙度情況判斷風(fēng)蝕砂石的地質(zhì)元素信息。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，地表粗糙度可分為幾何粗糙度和空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度。遙感領(lǐng)域通常用到的是幾何粗糙度，而空氣動(dòng)力學(xué)粗糙度主要是指氣象學(xué)中的意義，用在土壤侵蝕方面。在微波遙感土壤濕度領(lǐng)域中，地表參數(shù)化是發(fā)展實(shí)用的土壤濕度反演模型的基礎(chǔ)，其中最主要的限制因素是土壤粗糙度的獲取，并且很難開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的修正方法。研究表明，土壤表面粗糙度對(duì)雷達(dá)后向散射系數(shù)的影響通常相當(dāng)于或大于土壤濕度對(duì)其的影響。 因此，在微波遙感反演地表參數(shù)研究的發(fā)展歷程中，地表粗糙度一直以來(lái)都是研究的重點(diǎn)， 只有將地表粗糙度的問(wèn)題解決之后，才能夠建立正確的地表電磁散射模型，有效地開(kāi)展土壤水分反演工作。目前，遙感領(lǐng)域一直用基于單尺度的均方根高度和相關(guān)長(zhǎng)度來(lái)描述垂直與水平表面粗糙度，這兩個(gè)參數(shù)不是固定的，依賴于測(cè)量剖面的長(zhǎng)度和測(cè)量分度的分辨率。如對(duì)于相關(guān)長(zhǎng)度很大的平滑土壤表面，應(yīng)用只有幾米級(jí)量測(cè)范圍的測(cè)量剖面長(zhǎng)度來(lái)估計(jì)它的大小是值得懷疑的，因?yàn)樘珡?fù)雜，目前還沒(méi)有發(fā)展出以測(cè)量尺度推導(dǎo)到應(yīng)用尺度的表面粗糙度測(cè)量技術(shù)。目前測(cè)量表面粗糙度主要有標(biāo)桿法、數(shù)字?jǐn)z像測(cè)量和激光掃描等方法。應(yīng)用標(biāo)桿法測(cè)量具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)在于原始高度數(shù)據(jù)由標(biāo)桿上端和刻度尺比對(duì)獲得，其精度較低，約為1cm，而且該方法屬于接觸測(cè)量，不僅效率低，甚至有可能改變土壤形態(tài)特征。中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所的王剛對(duì)這種方法進(jìn)行了改進(jìn)，在一塊木板上畫好刻度，插入土壤中直接測(cè)量土壤高度。為了均勻采樣，通常是在不同地形的土壤中插入刻度板，拍成照片，然后人工判讀記錄。每張照片上要讀取的點(diǎn)約為100個(gè)(板長(zhǎng)I米， I厘米讀一個(gè)點(diǎn))，如果全部采用人工判讀，工作量大，并且容易出錯(cuò)。為了減小工作量，提高效率，該系統(tǒng)采用人機(jī)交互的方式，由計(jì)算機(jī)半自動(dòng)地從照片中提取土壤粗糙度數(shù)據(jù)。其自動(dòng)識(shí)別原理基于土壤與刻度板灰度的不同，加以區(qū)分，然后測(cè)量土壤邊緣到基準(zhǔn)線的像素高度，再通過(guò)比例尺轉(zhuǎn)化到土壤的實(shí)際高度。該系統(tǒng)與人工判讀相比，具有快速簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，而誤差在O. 5厘米以內(nèi)。數(shù)字?jǐn)z像法和激光掃描法都具有相當(dāng)高的測(cè)量精度，且都屬于
3非接觸測(cè)量方法，但常規(guī)的數(shù)字?jǐn)z像法僅能獲取2D圖像信息。將激光掃描測(cè)距技術(shù)應(yīng)用于土壤表面形態(tài)測(cè)量，近年來(lái)國(guó)外已有報(bào)道。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)蔡祥、孫宇瑞等設(shè)計(jì)的基于激光反射的土壤表面粗糙度測(cè)量裝置主要由激光測(cè)距傳感器，X/Y軸導(dǎo)軌與對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌上的直流電動(dòng)機(jī)、相對(duì)位置傳感器和滑塊以及數(shù)據(jù)采集/控制器和上位機(jī)等組成。其中Y軸導(dǎo)軌固定在X軸滑塊上，X軸直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊帶動(dòng)Y軸導(dǎo)軌在X軸導(dǎo)軌上移動(dòng)；激光測(cè)距傳感器固定在Y軸滑塊上，Y軸直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滑塊帶動(dòng)傳感器在Y軸導(dǎo)軌上移動(dòng)。測(cè)量過(guò)程中激光測(cè)距傳感器隨兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)按照上位機(jī)設(shè)定的軌跡行進(jìn)，獲取的原始測(cè)量數(shù)據(jù)連同相對(duì)位置信息經(jīng)串口發(fā)送至上位機(jī)。地表粗糙度的測(cè)量要求快速、準(zhǔn)確、盡量減少對(duì)源地表的破壞，另外，粗糙度測(cè)量實(shí)驗(yàn)一般在野外展開(kāi)，交通不便，這就要求測(cè)量?jī)x器要具有便攜、可靠、精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，可便攜、可靠、精度高、適應(yīng)性廣泛地對(duì)地表粗糙度進(jìn)行測(cè)量。(二)技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其包括水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂；所述徑向移動(dòng)臂上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊；所述滑塊上固定連接有測(cè)距裝置，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面之間的距離；所述便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器，所述控制器用于控制所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)輸出、所述滑塊在所述徑向移動(dòng)臂上的移動(dòng)及所述測(cè)距裝置的啟動(dòng)并接收所述測(cè)距裝置的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果，數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及發(fā)送。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述測(cè)距裝置為激光測(cè)距傳感器。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述滑塊與所述徑向移動(dòng)臂之間為滾珠絲杠線性模組配合，所述滑塊由徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述控制器電連接。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，與所述徑向移動(dòng)臂的所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的另一側(cè)設(shè)置有平衡配重機(jī)構(gòu)，其用于平衡所述滑塊在沿所述徑向移動(dòng)臂移動(dòng)時(shí)測(cè)量?jī)x整體的重心， 使所述重心保持在所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器處。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述平衡配重機(jī)構(gòu)包括與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器連接且所述徑向移動(dòng)臂在同一條直線上、方向相反的配重支撐桿，所述配重支撐桿上安裝有可沿其移動(dòng)的配重塊，所述配重塊通過(guò)配重拉線連接到所述滑塊。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述配重拉線中間部分繞過(guò)位于所述配重支撐桿相對(duì)于所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器端的另一端設(shè)置的滑輪；所述滑塊移動(dòng)時(shí)牽動(dòng)所述配重拉線，帶動(dòng)所述配重塊沿與所述滑塊相反的方向移動(dòng)；所述配重塊在所述配重支撐桿的力矩等于所述滑塊在所述徑向移動(dòng)臂的力矩。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括支撐機(jī)構(gòu)，所述支撐機(jī)構(gòu)包括橫桿及位于所述橫桿兩端固定連接的支撐架，所述橫桿與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器固定連接，不隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述支撐架為三腳架，所述三腳架的高度為可調(diào)，用于調(diào)節(jié)所述測(cè)距裝置到下墊面之間的距離。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述控制器包括微處理器、人機(jī)接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、通訊接口、電源及存儲(chǔ)器。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其包括水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器， 與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂；所述徑向移動(dòng)臂上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊；所述滑塊上固定連接有測(cè)距裝置，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面之間的距離；所述便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器，所述控制器用于控制所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)輸出、所述滑塊在所述徑向移動(dòng)臂上的移動(dòng)及所述測(cè)距裝置的啟動(dòng)并接收所述測(cè)距裝置的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果，數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及發(fā)送。該儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧便攜、成本低、測(cè)量精度高，可以用于農(nóng)業(yè)、土壤學(xué)、天氣與氣候預(yù)測(cè)、地質(zhì)、微波遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)下墊面地表粗糙度的測(cè)量。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x的一種測(cè)量點(diǎn)軌跡的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x的徑向移動(dòng)臂及其配重結(jié)構(gòu)原理示意圖；其中，I :水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器；2 :徑向移動(dòng)臂；3 :滑塊；4 :測(cè)距裝置；5 :徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)；6 :平衡配重機(jī)構(gòu)；7 :下墊面；8 :配重支撐桿；9 :配重塊；10 :配重拉線；11 :滑輪；12 控制器；13 :支撐機(jī)構(gòu)；14 :橫桿；15 :支撐架。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。結(jié)合圖I至圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，包括: 水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器1，具體的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I可由軸承、軸承座、水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)組成；與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂2 ;徑向移動(dòng)臂2上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊3 ;滑塊3上固定連接有測(cè)距裝置4，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面7之間的距離；便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器12，控制器12用于控制水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的旋轉(zhuǎn)輸出、滑塊3在徑向移動(dòng)臂2上的移動(dòng)及測(cè)距裝置4的啟動(dòng)并接收測(cè)距裝置4的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果，數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及發(fā)送。
為適應(yīng)本實(shí)施例對(duì)高精度的要求，測(cè)距裝置4優(yōu)選的為激光測(cè)距傳感器，基于激光測(cè)距傳感器的高精度特性。同時(shí)，傳統(tǒng)的測(cè)距裝置如超聲波測(cè)距傳感器、紅外線測(cè)距傳感器也可適用于本實(shí)施例的中作為測(cè)距裝置4。本實(shí)施例的具體工作過(guò)程為測(cè)量時(shí)，激光測(cè)距傳感器在徑向移動(dòng)臂2上緩慢沿徑向向外移動(dòng)，同時(shí)徑向移動(dòng)臂2又在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的驅(qū)動(dòng)下做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則激光測(cè)距傳感器以漸開(kāi)圓的軌跡運(yùn)動(dòng)。具體測(cè)量時(shí)，首先控制器12控制激光測(cè)距傳感器在徑向上運(yùn)動(dòng)到指定位置，然后再控制水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器1，驅(qū)動(dòng)徑向移動(dòng)臂2做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣，激光測(cè)距傳感器在下墊面7上繞著一個(gè)圓圈進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完成后，控制器12控制激光測(cè)距傳感器在徑向上運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)指定位置，然后再次做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中每次徑向運(yùn)動(dòng)的距離可以通過(guò)控制器12設(shè)定，改變測(cè)量的密度(具體的測(cè)量點(diǎn)軌跡參見(jiàn)圖2)?？梢钥焖贉?zhǔn)確測(cè)量指定的圓形平面內(nèi)下墊面4上指定點(diǎn)的高度?？刂破鱅對(duì)采集到的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，準(zhǔn)確得到該指定區(qū)域的地表粗糙度結(jié)果。該儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧便攜、成本低、測(cè)量精度高，可以用于農(nóng)業(yè)、土壤學(xué)、天氣與氣候預(yù)測(cè)、地質(zhì)、微波遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)下墊面地表粗糙度的測(cè)量。便攜式粗糙度自動(dòng)測(cè)量?jī)x器運(yùn)行時(shí)，測(cè)量點(diǎn)的軌跡如圖2所示，是一些列的同心圓?；瑝K3與徑向移動(dòng)臂2之間為滾珠絲杠線性模組配合，滑塊3由徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)5 驅(qū)動(dòng)，徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)5與控制器12電連接。為保證便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x在運(yùn)作時(shí)的平穩(wěn)，本實(shí)施例優(yōu)選與徑向移動(dòng)臂2 的水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的另一側(cè)設(shè)置有平衡配重機(jī)構(gòu)6，其用于平衡滑塊3在沿徑向移動(dòng)臂2 移動(dòng)時(shí)測(cè)量?jī)x整體的重心，使重心保持在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I處。平衡配重機(jī)構(gòu)6與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I連接且徑向移動(dòng)臂2在同一條直線上、方向相反的配重支撐桿8，配重支撐桿8上安裝有可沿其移動(dòng)的配重塊9，配重塊9通過(guò)配重拉線10連接到滑塊3。配重拉線10中間部分繞過(guò)位于配重支撐桿8相對(duì)于水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I端的另一端設(shè)置的滑輪11 ;滑塊3移動(dòng)時(shí)牽動(dòng)配重拉線10，帶動(dòng)配重塊9沿與滑塊3相反的方向移動(dòng)；配重塊9在配重支撐桿8的力矩等于滑塊3在徑向移動(dòng)臂2的力矩。優(yōu)選的配重塊9 的重量與激光測(cè)距傳感器的重量一致，配重塊9在配重拉線10的拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng)方向與激光測(cè)距傳感器的運(yùn)動(dòng)方向相反。具體工作過(guò)程為徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)5旋轉(zhuǎn)使得滾珠絲杠線性模組上的滑塊3進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，滑塊3運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)拉動(dòng)配重拉線10運(yùn)動(dòng)，配重拉線10通過(guò)滑輪11拉動(dòng)配重塊9，使配重塊9向相反方向運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)可以維持便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x整體的重心在水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的旋轉(zhuǎn)輸出軸處，保證高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用拉線的方式可以降低機(jī)構(gòu)難度，歸位時(shí)，需要人手工將配重歸到旋轉(zhuǎn)中心位置。優(yōu)選的本實(shí)施例中便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括支撐機(jī)構(gòu)13，支撐機(jī)構(gòu)13包括橫桿14及位于橫桿14兩端固定連接的支撐架15，橫桿14與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I固定連接，不隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐架15為三腳架，三腳架的高度為可調(diào)，使得固定在三角架上的橫桿14 離地面高度可調(diào)，最終使得激光測(cè)距傳感器距離地面高度可調(diào)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)實(shí)際地表情況對(duì)激光測(cè)距傳感器的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，大大提高了本便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x的適應(yīng)性?？刂破?2包括微處理器、人機(jī)接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、通訊接口、電源及存儲(chǔ)器。微處理器通過(guò)測(cè)量各個(gè)指定點(diǎn)的高度，計(jì)算出該測(cè)量下墊面的粗糙度，其可以為PLC或單片微型控制器，編程簡(jiǎn)單，可靠性好，均適用于本發(fā)明。人機(jī)接口包括如顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)等輸入輸出設(shè)備，用于操作者將指令輸入控制器12及控制器12將相關(guān)信息對(duì)操作者顯示。通訊接口包括常用的串口、并口、網(wǎng)絡(luò)借口、USB接口等通訊及擴(kuò)展接口。由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，包括水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器1，與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂2 ;徑向移動(dòng)臂2上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊3 ;滑塊3上固定連接有測(cè)距裝置4，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面7之間的距離；便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器12，控制器12用于控制水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器I的旋轉(zhuǎn)輸出、滑塊3在徑向移動(dòng)臂2 上的移動(dòng)及測(cè)距裝置4的啟動(dòng)并接收測(cè)距裝置4的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果，數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及發(fā)送。該儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧便攜、成本低、測(cè)量精度高，可以用于農(nóng)業(yè)、土壤學(xué)、天氣與氣候預(yù)測(cè)、地質(zhì)、微波遙感等應(yīng)用領(lǐng)域中對(duì)下墊面 7地表粗糙度的測(cè)量。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，包括水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)，與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂⑵；所述徑向移動(dòng)臂(2)上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊(3);所述滑塊(3)上固定連接有測(cè)距裝置(4)，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面(7)之間的距離；所述便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器(12)，所述控制器(12)用于控制所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)的旋轉(zhuǎn)輸出、所述滑塊(3)在所述徑向移動(dòng)臂(2)上的移動(dòng)及所述測(cè)距裝置(4)的啟動(dòng)并接收所述測(cè)距裝置(4)的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果。
2.如權(quán)利要求I所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述測(cè)距裝置(4)為激光測(cè)距傳感器。
3.如權(quán)利要求I所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述滑塊(3)與所述徑向移動(dòng)臂(2)之間為滾珠絲杠線性模組配合，所述滑塊(3)由徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)驅(qū)動(dòng)，所述徑向驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)與所述控制器(12)電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，與所述徑向移動(dòng)臂(2) 連接側(cè)的所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)的另一側(cè)設(shè)置有平衡配重機(jī)構(gòu)出)，其用于平衡所述滑塊(3)在沿所述徑向移動(dòng)臂(2)移動(dòng)時(shí)測(cè)量?jī)x整體的重心，使所述重心保持在所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器⑴處。
5.如權(quán)利要求4所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述平衡配重機(jī)構(gòu)(6) 包括與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)連接且所述徑向移動(dòng)臂(2)在同一條直線上、方向相反的配重支撐桿(8)，所述配重支撐桿(8)上安裝有可沿其移動(dòng)的配重塊(9)，所述配重塊(9) 通過(guò)配重拉線(10)連接到所述滑塊(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述配重拉線(10)中間部分繞過(guò)位于所述配重支撐桿(8)相對(duì)于所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)端的另一端設(shè)置的滑輪(11);所述滑塊(3)移動(dòng)時(shí)牽動(dòng)所述配重拉線(10)，帶動(dòng)所述配重塊(9)沿與所述滑塊(3)相反的方向移動(dòng)；所述配重塊(9)在所述配重支撐桿(8)的力矩等于所述滑塊(3)在所述徑向移動(dòng)臂(2)的力矩。
7.如權(quán)利要求6所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括支撐機(jī)構(gòu)(13)，所述支撐機(jī)構(gòu)(13)包括橫桿(14)及位于所述橫桿(14)兩端固定連接的支撐架(15)，所述橫桿(14)與所述水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器(I)固定連接，不隨其轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述支撐架(15)為三腳架，所述三腳架的高度為可調(diào)，用于調(diào)節(jié)所述測(cè)距裝置(4)到下墊面(17)之間的距離。
9.如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其特征在于，所述控制器(12)包括微處理器、人機(jī)接口、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、通訊接口、電源及存儲(chǔ)器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x，其包括水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器，與水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的輸出端連接并可以其為中心做水平旋轉(zhuǎn)的徑向移動(dòng)臂；徑向移動(dòng)臂上設(shè)置有可沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)的滑塊；滑塊上固定連接有測(cè)距裝置，用于測(cè)量其與其鉛垂方向上下墊面之間的距離；便攜式地表粗糙度測(cè)量?jī)x還包括控制器，控制器用于控制水平旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)輸出、滑塊在徑向移動(dòng)臂上的移動(dòng)及測(cè)距裝置的啟動(dòng)并接收測(cè)距裝置的測(cè)量結(jié)果，并根據(jù)其內(nèi)預(yù)設(shè)程序計(jì)算得出地表粗糙度結(jié)果，數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及發(fā)送。該儀器機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧便攜、成本低、測(cè)量精度高，可以用于農(nóng)業(yè)、土壤學(xué)、天氣與氣候預(yù)測(cè)、地質(zhì)、微波遙感等領(lǐng)域中對(duì)下墊面地表粗糙度的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B11/30GK102589487SQ20121001155
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者孫剛, 施建成, 楊習(xí)榮, 柳欽火, 肖青, 聞建光, 黃華兵 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所