今天為大家介紹一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利——折疊式樹(shù)徑生長(zhǎng)量實(shí)時(shí)精密測(cè)量?jī)x。該專(zhuān)利由中國(guó)計(jì)量學(xué)院申請(qǐng)，并于2016年10月12日獲得授權(quán)公告。

內(nèi)容說(shuō)明

本發(fā)明屬于測(cè)試計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種折疊式樹(shù)徑生長(zhǎng)量實(shí)時(shí)精密測(cè)量?jī)x。

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(píng)價(jià)植物固定CO2量（即其生長(zhǎng)量）主要通過(guò)樹(shù)徑和樹(shù)高這兩個(gè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于樹(shù)高這一參數(shù)測(cè)量時(shí)的不準(zhǔn)確性，在測(cè)量植物生長(zhǎng)量時(shí)，樹(shù)木直徑這一參數(shù)顯得尤為重要。樹(shù)干依據(jù)環(huán)境或其生理節(jié)律會(huì)出現(xiàn)周期性的膨脹和收縮，這些生理活動(dòng)直接反映了樹(shù)干的生理狀態(tài)。樹(shù)干生理擴(kuò)張是因?yàn)闃?shù)干蓄有水分，其水分蒸發(fā)使木質(zhì)壓力下降，引起樹(shù)干收縮，而其固定CO2又會(huì)引起樹(shù)干生長(zhǎng)擴(kuò)張。因此，為了解樹(shù)木短期內(nèi)的直徑變化、長(zhǎng)期的生長(zhǎng)量和生長(zhǎng)速率的變化及其與環(huán)境間的關(guān)系，對(duì)樹(shù)木直徑生長(zhǎng)量進(jìn)行精確實(shí)時(shí)地測(cè)量具有十分重要的意義。

現(xiàn)有測(cè)量方法中，樹(shù)木直徑的測(cè)量主要分為兩種：支架式樹(shù)徑測(cè)量裝置，主要采用相互垂直的四個(gè)支架將直線(xiàn)位移傳感器裝夾到樹(shù)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(xiàn)的數(shù)據(jù)，存在較大誤差。同時(shí)，夾緊時(shí)易造成夾具過(guò)緊影響樹(shù)徑測(cè)量準(zhǔn)確度，此外風(fēng)大時(shí)易造成的裝置傾斜，也會(huì)增加增大誤差；拉繩式樹(shù)徑測(cè)量裝置，主要通過(guò)拉繩傳感器進(jìn)行測(cè)量。其中，由于拉繩傳感器是通過(guò)切向拉力固定，鋼絲繩對(duì)樹(shù)的壓力取決于樹(shù)的大小。若樹(shù)徑差異大，測(cè)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(cè)量裝置，用以穩(wěn)定精確的測(cè)量樹(shù)徑值以及樹(shù)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(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)植物樹(shù)徑精密測(cè)量的現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種折疊式樹(shù)徑生長(zhǎng)量實(shí)時(shí)精密測(cè)量?jī)x，該裝置能夠?qū)崟r(shí)精確地測(cè)量樹(shù)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(wèn)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(cè)量單元和信號(hào)傳輸處理電路。所述裝置采用夾緊功能與測(cè)量功能分開(kāi)的方式，改變了傳統(tǒng)的夾緊與測(cè)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(cè)量的方式代替了夾緊測(cè)量同時(shí)進(jìn)行的方式。裝置實(shí)行夾緊與測(cè)量串行的方式，夾緊裝置與測(cè)量裝置相互配合且互不干擾，單人即可完成測(cè)量工作。

所述裝置在各部分連接處裝有高精度活動(dòng)鉸鏈或軸承，使得測(cè)量臂與夾緊臂可折疊，在測(cè)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(shù)徑生長(zhǎng)量實(shí)時(shí)精密測(cè)量?jī)x，在部件滿(mǎn)足使用要求的同時(shí)，對(duì)測(cè)量?jī)x的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)，包括測(cè)量?jī)x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(cè)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(cè)量?jī)x夾具質(zhì)量大幅度減小。此外，對(duì)測(cè)量?jī)x的制作材料和制作工藝進(jìn)行了優(yōu)化，在減小測(cè)量?jī)x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(cè)量裝置有兩個(gè)參數(shù)，分別為樹(shù)干直徑及樹(shù)干直徑的實(shí)時(shí)微變化量。同時(shí)，適用于植物的生長(zhǎng)量測(cè)量問(wèn)題，測(cè)量范圍大，對(duì)樹(shù)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(duì)樹(shù)干傷害小。采用微米級(jí)位移傳感器，靈敏度和分辨力高，工作壽命長(zhǎng)，能實(shí)現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸。此外，測(cè)量裝置采用太陽(yáng)能供電，適合長(zhǎng)期野外測(cè)量試驗(yàn)。