一种树径生长量精密测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种植物树径生长量精密测量装置，装置能够实时测量树木直径，减少测量误差。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。支架采用三点法测量直径，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。本实用新型专利技术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。该装置对植物的压力小，同时结构简单使用方便，质量轻体积小，易携带。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及测试计量
，具体涉及一种植物树径生长量精密测量装置。
技术介绍
森林是地球上生命的源泉，是人类生存的必要条件，森林为人类健康及居住环境提供了保障。为保护植物的现状及长远发展，必须对各环境因素对植物生长的影响进行研究。在此之中对植物生长量，尤其是树木直径增长量的测量尤为重要。植物树径生长量与所在生长环境密切相关，其纵向与横向生长速率及树径弯曲程度直接反映植物的生长状况，通过检测树径纵向与横向生长速率及树径弯曲变化量不仅能够获知植物生长状况，还能够结合群体同化箱研究环境对植物生长量的影响。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，该装置对植物的压力小，同时结构方便，易于携带。
技术实现思路
针对植物树径精密测量的现有技术的不足，本技术提供一种植物树径生长量精密测量装置，该装置能够实时测量树木直径，减少测量误差。为了解决上述存在的技术问题，本技术采用下述技术方案：本技术包括定位支架、测量单元和信号传输处理电路。所述定位支架呈V型，其张角为90°～150°，其中一条边的末端装有可调节夹具，另一条边的末端装有测量单元，所述的定位支架每条边与树木接触处装有不易磨损的不锈钢片，从而形成两个接触测量点。所述测量单元包括传感器支架、微米级位移传感器、传感器夹具、栅类尺动尺、直线导轨和栅类尺定尺；直线导轨垂直固定在定位支架上，利用与其相配合的滑轨滑块控制传感器夹具及栅类尺动尺的运动，其中栅类尺动尺与栅类尺定尺配合，栅类尺定尺与直线导轨平行，传感器夹具的一端装栅类尺动尺，传感器夹具的另一端装微位移传感器，所述传感器支架与V型定位支架将测量装置装夹在树干上，所述传感器支架与树木接触处设置有橡胶垫，所述微米级位移传感器与信号传输处理电路信号连接。所述微米级位移传感器安装在定位支架张角相对的直径测量点处，其测头位移方向与张角的平分线相重合，从而形成第三接触测量点。该装置测量范围为60-200mm，实现两个参数的测量，即树径的静态测量及树径每日、每月或季微变化量的动态测量，其测量结果由两部分组成：第一部分为栅类尺的读数，第二部分为微米级位移传感器的读数，二者之和为测量结果。本技术的有益效果：(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。(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。(3)机械结构简单使用方便并且质量轻体积小，方便携带且夹具对树干伤害小。(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。(5)可直接显示树干直径、周长等数据，测量结果简洁明了，清晰易读。附图说明图1为本技术的原理图；图2为本技术的俯视图；图中：1、第一锁紧旋钮；2、上支架；3、不锈钢片；4、下支架；5、可调节夹具；6、橡胶垫；7、第二锁紧旋钮；8、传感器支架；9、微米级位移传感器；10、传感器夹具；11、栅类尺动尺；12、直线导轨；13、栅类尺定尺。图3为本技术的主视图；图中：1、第一锁紧旋钮；4、支架b；6、橡胶垫；7、第二锁紧旋钮；8、传感器支架；9、微米级位移传感器；10、传感器夹具；12、直线导轨；14、盖；15、锁紧螺母；17、螺柱。图4为本技术的左视图。图中：1、第一锁紧旋钮；2、上支架；4、下支架；5、可调节夹具；7、第二锁紧旋钮；8、传感器支架；10、传感器夹具；11、栅类尺动尺；12、直线导轨；13、栅类尺定尺；14、盖；15、锁紧螺母；16、滑轨滑块；17、螺柱。具体实施方式本技术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，以下结合附图对本技术作进一步描述。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：d=2r=2[bcosα2+(l1-l0)cos(β-2π3)-xcos(β+γ-π6)]/(1sinα2)---(1)]]>其中，d为树干直径，r为树干半径，b为V型支架斜边长度，α为夹具顶端夹角(90°≤α≤150°)，l1为栅类尺测量值，l0为传感器夹具与树干的间距，x为微米级位移传感器测量值。假设各参数间相互独立，植物直径生长量精密测量装置的系统误差为：dr=[-b(sinα2)22(sinα2+1)+[bcosα2-l1cos(β+π3)+(l0-x)sin(β+γ+π3)]·cosα22(sinα2)2·(sinα2)4]dα-cos(β+π3)·sinα2(sinα2+1)dl1+sin(β+γ+π3)·sinα2(sinα2+1)dl0-sin(β+γ+π3)·sinα2(sinα2+1)dx+sinα2(sinα2+1)db+[l1sin(β+π3)+(l0-x)cos(β+γ+π3)]·sinα2(sinα2+1)dβ+(l0-x)cos(β+γ+π3)·sinα2(sinα2+1)dγ---(2)]]>其中，β为栅类尺所在支架的夹角γ为传感器夹具与栅类尺所在支架的夹角。在α＝120°，β＝120°，γ＝90°时，其误差为：d4=33+2(dl1-dl0+dx)---(3)]]>本实施例包括定位支架、栅类尺、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种树径生长量精密测量装置，包括定位支架、测量单元和信号传输处理电路，其特征在于：所述定位支架呈V型，其张角为90°~150°，其中一条边的末端装有可调节夹具，另一条边的末端装有测量单元，所述的定位支架每条边与树木接触处装有不易磨损的不锈钢片，从而形成两个接触测量点；所述测量单元包括传感器支架、微米级位移传感器、传感器夹具、栅类尺动尺、直线导轨和栅类尺定尺；直线导轨垂直固定在定位支架上，利用与其相配合的滑轨滑块控制传感器夹具及栅类尺动尺的运动，其中栅类尺动尺与栅类尺定尺配合，栅类尺定尺与直线导轨平行，传感器夹具的一端装栅类尺动尺，传感器夹具的另一端装微位移传感器，所述传感器支架与V型定位支架将测量装置装夹在树干上，传感器支架与树木接触处设置有橡胶垫，所述微米级位移传感器与信号传输处理电路信号连接；所述微米级位移传感器安装在定位支架张角相对的直径测量点处，其测头位移方向与张角的平分线相重合，从而形成第三接触测量点。

【技术特征摘要】
1. 一种树径生长量精密测量装置，包括定位支架、测量单元和信号传输处理电路，其特征在于：
所述定位支架呈V型，其张角为90°~150°，其中一条边的末端装有可调节夹具，另一条边的末端装有测量单元，所述的定位支架每条边与树木接触处装有不易磨损的不锈钢片，从而形成两个接触测量点；
所述测量单元包括传感器支架、微米级位移传感器、传感器夹具、栅类尺动尺、直线导轨和栅类尺定尺；直线导轨垂直固定在定位支架上，利用与其相配合的滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：于航，李东升，胡佳成，姚静远，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：新型
国别省市：浙江;33