一種折疊式樹徑生長量實時精密測量儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種折疊式樹徑生長量實時精密測量儀，該裝置能夠實時精確地測量樹木直徑，且體積小巧可折疊，方便攜帶。測量裝置包括支架、柵類尺、傳感器夾具、微米級位移傳感器傳感器和信號傳輸處理電路。裝置采用多點定位、三點測量直徑的方式，由兩個部分組裝成夾角為90°至150°間的V型體，結合安裝在與V型角的對角線重合處的微位移傳感器，實現(xiàn)樹徑的測量。微米級位移傳感器及磁柵尺通過信號傳輸處理電路與上位機間進行遠程數(shù)據(jù)傳輸。本實用新型能夠穩(wěn)定實時地同時測量樹徑及其微變化量，減少測量誤差。該裝置采用可折疊式方便攜帶，而且使用方便并且質量輕體積小，夾具對樹干傷害小。
【專利說明】一種折疊式樹徑生長量實時精密測量儀
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于測試計量【技術領域】，具體涉及一種折疊式樹徑生長量實時精密測 量儀。
【背景技術】
[0002] 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， 而評價植物固定CO2量（即其生長量)主要通過樹徑和樹高這兩個量來實現(xiàn)。由于樹高這一 參數(shù)測量時的不準確性，在測量植物生長量時，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)。樹干生理擴張是因為樹干蓄有水分，其水分蒸發(fā)使木質壓力下降，引起樹干收縮，而其 固定CO2又會引起樹干生長擴張。因此，為了解樹木短期內的直徑變化、長期的生長量和生 長速率的變化及其與環(huán)境間的關系，對樹木直徑生長量進行精確實時地測量具有十分重要 的意義。
[0003] 現(xiàn)有測量方法中，樹木直徑的測量主要分為兩種：（1)支架式樹徑測量裝置，主要 采用相互垂直的四個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，夾緊時易造成夾具過緊影 響樹徑測量準確度，此外風大時易造成的裝置傾斜，也會增加增大誤差；（2)拉繩式樹徑測 量裝置，主要通過拉繩傳感器進行測量。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，測量結果之間則可比性差。因此有必要設 計一個多支點式的測量裝置，用以穩(wěn)定精確的測量樹徑值以及樹徑的實時變化量，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地測量。
【發(fā)明內容】
[0004] 針對植物樹徑精密測量的現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種折疊式樹徑生長 量實時精密測量儀，該裝置能夠實時精確地測量樹木直徑，且體積小巧可折疊，方便攜帶。
[0005] 為了解決上述存在的技術問題，本實用新型采用下述技術方案：
[0006] 本實用新型定位支架a和定位支架b通過活動鉸鏈相連，組合后組成一個夾角為 〇的定位支架，定位支架a和定位支架b上有燕尾槽，與不銹鋼塊配合在固定定位支架的同 時防止定位支架磨損影響測量精度及使用壽命；定位支架a與支架a通過軸相連，由擋板a 控制使用時兩者間的角度，擋板a內裝有高精度碰珠，也起到定位作用；支架a主要為測量 工具提供支架，其上裝有滑塊a，滑塊a的一面裝有柵類尺動尺，與裝在支架a內側底部的 柵類尺定尺平行，完成樹徑靜態(tài)值的測量；滑塊a的另一面裝有傳感器夾具，利用鎖緊旋鈕 a固定傳感器夾具，通過移動滑塊a可同時移動柵類尺動尺與微位移傳感器達到測量目的； 支架b主要用于與定位支架a、b共同組成定位系統(tǒng)，支架b和V型定位支架b通過軸相連， 由擋板b控制使用時兩者間的角度，支架b上的滑塊b與A字形支架相連，通過鎖緊旋鈕b 固定A字形支架，A字形支架上的兩個螺孔與兩個MlO螺桿相連，螺桿（11)前端裝有凹形 塊，后端裝有調節(jié)手輪，兩個凹形塊與定位支架a、b組成空間上的四個點，保證整個裝置的 穩(wěn)定裝夾；滑塊a、b上與傳感器夾具和A字形支架的連接處都裝有活動鉸鏈，用于傳感器夾 具和A字形支架的折疊；柵類尺動尺的信號傳輸線通過支架b底面的孔穿出，柵類尺動尺的 信號傳輸線和微米級位移傳感器的傳輸線分別與信號處理傳輸電路相連，信號處理傳輸電 路接收傳感器信號，信號處理傳輸電路通過無線收發(fā)數(shù)傳模塊連接上位機。
[0007] 本實用新型的有益效果：
[0008] (1)測量裝置有兩個參數(shù)，分別為樹干直徑及樹干直徑的實時微變化量。
[0009] (2)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。
[0010] (3 )機械結構采用可折疊式方便攜帶，而且使用方便并且質量輕體積小，夾具對樹 干傷害小。
[0011] (4)采用微米級位移傳感器，靈敏度和分辨力高，工作壽命長，能實現(xiàn)信息的遠距 離傳輸。
[0012] (5)測量裝置采用太陽能供電，適合長期野外測量試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型的原理圖；
[0014] 圖2為本實用新型的俯視圖；
[0015] 圖中：1.定位支架a;2.不銹鋼塊；3.擋板a;4.軸；5.支架a;6.傳感器夾具； 7.滑塊a;8.鎖緊旋鈕a;9.調節(jié)手輪；10.微米級位移傳感器；11.螺桿；12.鎖緊旋鈕b; 13.滑塊b; 14.A字形支架；15.凹形塊；16.樹干；17.支架b; 18.軸；19.擋板b;20.定位 支架b。
[0016] 圖3為本實用新型的等軸側視圖；
[0017] 圖中：2.不銹鋼塊；5.支架a;6.傳感器夾具；7.滑塊a;8.鎖緊旋鈕a;9.調節(jié) 手輪；10.微米級位移傳感器；11.螺桿；12.鎖緊旋鈕b; 13.滑塊b; 14.A字形支架；15.凹 形塊；16.樹干；17.支架b; 18.軸；19.擋板b;20.定位支架b;21.連接鉸鏈；22.磁柵尺 信號傳輸線；23.磁柵尺定尺；24.磁柵尺動尺。
[0018] 圖4為本實用新型的等軸側視圖。
[0019]圖中：1.定位支架a;2.不銹鋼塊；5.支架a;6.傳感器夾具；7.滑塊a;8.鎖緊 旋鈕a;9.調節(jié)手輪；10.微米級位移傳感器；11.螺桿；15.凹形塊；16.樹干；17.支架b; 18. 軸；19.擋板b;20.定位支架b;21.連接鉸鏈。
[0020] 圖5為折疊后視圖。
[0021] 2.不銹鋼塊；3.擋板a;5.支架a;6.傳感器夾具；7.滑塊a;8.鎖緊旋鈕a;9.調 節(jié)手輪；11.螺桿；12.鎖緊旋鈕b;13.滑塊b;14.A字形支架；15.凹形塊；17.支架b; 19. 擋板b;20.定位支架b;22.磁柵尺信號傳輸線；23.磁柵尺定尺。
[0022] 圖6為信號傳輸處理電路。
【具體實施方式】
[0023] 本實用新型包括定位支架、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構，首先采用兩 根支架的機械結構設計，以先夾緊后測量的方式代替了夾緊測量同時進行的方式。裝置實 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。
[0024] 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，在測量時配合擋板及碰珠實現(xiàn)精確定位。
[0025] 所述的折疊式樹徑生長量實時精密測量儀，在部件滿足使用要求的同時，對測量 儀的結構進行了輕量化設計，包括測量儀定位支架、傳感器夾具、定位夾具采用骨架式結 構，夾緊臂和測量臂采用中空式結構，在保證結構強度和剛度要求的同時使測量儀夾具質 量大幅度減小。此外，對測量儀的制作材料和制作工藝進行了優(yōu)化，在減小測量儀質量的同 時提高了裝置的耐磨性，保證了其使用壽命。
[0026] 本實用新型【具體實施方式】植物直徑生長量精密測量裝置，根據(jù)樹木直徑變化量與 其裝置機械結構的函數(shù)關系而設計的，以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0027] 如圖1所示，為植物直徑生長量精密測量裝置的原理，可推導出如式（1)公式：
【權利要求】
1. 一種折疊式樹徑生長量實時精密測量儀，其特征在于：定位支架a(1)和定位支架 b(20)通過活動鉸鏈（21)相連，組合后組成一個夾角為a的定位支架，定位支架a(1)和 定位支架b(20)上有燕尾槽，與不銹鋼塊（2)配合在固定定位支架的同時防止定位支架磨 損影響測量精度及使用壽命；定位支架a(1)與支架a(5)通過軸（4)相連，由擋板a(3) 控制使用時兩者間的角度，擋板a(3)內裝有高精度碰珠，也起到定位作用；支架a(5)主 要為測量工具提供支架，其上裝有滑塊a(7)，滑塊a(7)的一面裝有柵類尺動尺（24)，與裝 在支架a(5)內側底部的柵類尺定尺（23)平行，完成樹徑靜態(tài)值的測量；滑塊a(7)的另 一面裝有傳感器夾具（6)，利用鎖緊旋鈕a(8)固定傳感器夾具（6)，通過移動滑塊a(7)可 同時移動柵類尺動尺（24)與微位移傳感器（10)達到測量目的；支架b(17)主要用于與定 位支架a(5)、b(20)共同組成定位系統(tǒng)，支架b(17)和V型定位支架b(20)通過軸（18) 相連，由擋板b(19)控制使用時兩者間的角度，支架b(17)上的滑塊b(13)與A字形支 架（14)相連，通過鎖緊旋鈕b(12)固定A字形支架（14)，A字形支架（14)上的兩個螺孔與 兩個M10螺桿（11)相連，螺桿（11)前端裝有凹形塊（15)，后端裝有調節(jié)手輪（9)，兩個凹形 塊（15)與定位支架a(l)、b(20)組成空間上的四個點，保證整個裝置的穩(wěn)定裝夾；滑塊a (7)、b(13)上與傳感器夾具（6)和A字形支架（14)的連接處都裝有活動鉸鏈，用于傳感器 夾具（6)和A字形支架（14)的折疊；柵類尺動尺的信號傳輸線（22)通過支架b(17)底面 的孔穿出，柵類尺動尺的信號傳輸線（22)和微米級位移傳感器（10)的傳輸線分別與信號 處理傳輸電路相連，信號處理傳輸電路接收傳感器信號，信號處理傳輸電路通過無線收發(fā) 數(shù)傳模塊連接上位機。
【文檔編號】G01B7/12GK204177341SQ201420600665
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權日:2014年10月16日
【發(fā)明者】冷國強, 李東升, 姚靜遠, 陳愛軍, 于航, 郭明明 申請人:中國計量學院