一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法，该传感器包括第一环形检测电极、第二环形检测电极、环境温度检测单元、印制电路板和外壳，其中：第一环形检测电极和第二环形检测电极设置有螺杆，第一环形检测电极的螺杆和第二环形检测电极的螺杆通过外壳的接入口进行插入固定，与印制电路板上对应的电极接口进行连接，从而根据环境温度信息，基于驻波率原理，周期性对活立木的含水量和含冰量进行测量；环境温度检测单元用于对环境温度进行检测；印制电路板，用于对环形检测电极采集到的电压差进行处理，以根据环境温度信息，得到活立木的含水量和含冰量。本发明专利技术实施例对活立木冻融特性进行检测，具有较高的便利性和检测精度。

A non-destructive testing sensor, system and method for freeze-thaw characteristics of living trees

【技术实现步骤摘要】
一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法
本专利技术涉及树木检测
，尤其涉及一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法。
技术介绍
活立木茎干水分是维持其正常生理活动的基础，当环境温度过低时，耐寒性较差的活立木其茎干水会发生冻结现象，进而引起冻伤甚至冻害从而影响活立木的正常生长，活立木茎体的含水率及含冰率是衡量活立木冻融特性的重要参数。因此对活立木茎体的含水率及含冰率进行实时检测，对研究活立木的冻融特性以及指导农田和林区树木种植具有重要意义。目前，市场上已有较为成熟的植物茎体含水率传感器，但是这些传感器仅对活立木茎体的含水率进行检测，不能够针对活立木茎体的含水率和含冰率，同时进行准确无损的检测。此外，现有的植物茎体含水率传感器，由于不同类型的传感器之间的检测原理不同，导致测量结果差异较大，并且生产成本较高，难以大规模应用于实际生产。因此，现在亟需一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法及来解决上述问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法。第一方面，本专利技术实施例提供了一种活立木冻融特性无损检测传感器，包括第一环形检测电极、第二环形检测电极、环境温度检测单元、印制电路板和外壳，其中：所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极设置有螺杆，所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆通过所述外壳上对应的接入口进行插入固定，以使得所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆与所述印制电路板上对应的电极接口进行连接，从而根据所述环境温度检测单元检测得到的环境温度信息，基于驻波率原理，周期性对活立木的含水量和含冰量进行测量；其中，所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的环形电极结构设置为可拆卸结构；所述环境温度检测单元设置在所述印制电路板上，用于对环境温度进行检测，得到环境温度信息；所述印制电路板设置在所述外壳的内部，用于对所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极采集到的电压差进行处理，以根据所述环境温度信息，得到活立木的含水量和含冰量；所述外壳为箱体结构，用于固定所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极，以使得所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的圆心同轴设置，且所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极相互平行。进一步地，所述印制电路板包括运算放大器，用于对所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极采集到的电压差进行放大处理。进一步地，所述印制电路板还包括第一滤波电路和第二滤波电路，其中，所述第一滤波电路用于对所述第一环形检测电极的电压信号进行滤波处理，所述第二滤波电路用于对所述第二环形检测电极的电压信号进行滤波处理。进一步地，所述第一环形检测电极和第二环形检测电极上设置有调节旋钮，用于对所述第一环形检测电极和第二环形检测电极的测量直径进行调节。第二方面，本专利技术实施例提供了一种活立木冻融特性无损检测系统，包括：上位机模块、通信模块、存储模块和根据第一方面所述活立木冻融特性无损检测传感器；所述上位机模块，用于对所述活立木冻融特性无损检测传感器测量得到的活立木含水量、含冰量和环境温度信息进行分析，得到活立木冻融特性数据；所述通信模块，用于将所述存储模块中的活立木含水量、含冰量和环境温度信息发送到所述上位机模块，并将接收到的测量指令发送到所述活立木冻融特性无损检测传感器；所述存储模块设置在所述活立木冻融特性无损检测传感器内部，用于对所述活立木冻融特性无损检测传感器测量得到的活立木含水量、含冰量和环境温度信息进行存储；所述活立木冻融特性无损检测传感器，用于周期性获取活立木含水量、含冰量和环境温度信息。进一步地，所述系统还包括供电模块和人机互动模块，其中：所述供电模块，包括太阳能光伏板、控制器和铅酸电池，用于为所述上位机模块、所述存储模块、所述通信模块和所述活立木冻融特性无损检测传感器供电；所述人机互动模块，用于获取测量指令，并通过显示终端实时对活立木冻融特性的检测结果进行展示。第三方面，本专利技术实施例提供了一种基于第二方面所述的活立木冻融特性无损检测系统的活立木冻融特性无损检测方法，包括：周期性获取活立木的含水量信息和环境温度信息，并根据所述环境温度信息，对所述含水量信息进行判断分析，分别得到活立木的结冰点含水量和冻融期间含水量；根据所述结冰点含水量和冻融期间含水量，得到预设时间段内活立木的含水量变化值；根据活立木的含水量变化值，得到活立木冻融期间的含冰量，以获取活立木冻融特性。进一步地，在所述周期性获取活立木的含水量信息和环境温度信息之后，所述方法还包括：对所述含水量信息和所述环境温度信息进行消抖滤波法处理，得到滤波处理后的含水量信息和环境温度信息，以用于对活立木的冻融特性进行检测。第四方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第三方面所提供的方法的步骤。第五方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第三方面所提供的方法的步骤。本专利技术实施例提供的一种活立木冻融特性无损检测传感器、系统及方法，通过双环形检测电极和环境温度检测单元，构建基于驻波率原理的传感器，实时检测并分析活立木茎干的含水量、含冰量与环境温度之间的关系，从而实现对活立木冻融特性进行检测，能够有效地解决活立木冻融特性的无损检测问题，具有较高的便利性和检测精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的活立木冻融特性无损检测传感器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的印制电路板的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的印制电路板的测量电路结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的活立木冻融特性无损检测系统的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的活立木冻融特性无损检测方法的流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的电子设备结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的活立木冻融特性无损检测传感器的结构示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供了一种活立木冻融特性无损检测传感器，包括第一环形检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活立木冻融特性无损检测传感器，其特征在于，包括第一环形检测电极、第二环形检测电极、环境温度检测单元、印制电路板和外壳，其中：/n所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极设置有螺杆，所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆通过所述外壳上对应的接入口进行插入固定，以使得所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆与所述印制电路板上对应的电极接口进行连接，从而根据所述环境温度检测单元检测得到的环境温度信息，基于驻波率原理，周期性对活立木的含水量和含冰量进行测量；其中，所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的环形电极结构设置为可拆卸结构；/n所述环境温度检测单元设置在所述印制电路板上，用于对环境温度进行检测，得到环境温度信息；/n所述印制电路板设置在所述外壳的内部，用于对所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极采集到的电压差进行处理，以根据所述环境温度信息，得到活立木的含水量和含冰量；/n所述外壳为箱体结构，用于固定所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极，以使得所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的圆心同轴设置，且所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极相互平行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种活立木冻融特性无损检测传感器，其特征在于，包括第一环形检测电极、第二环形检测电极、环境温度检测单元、印制电路板和外壳，其中：
所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极设置有螺杆，所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆通过所述外壳上对应的接入口进行插入固定，以使得所述第一环形检测电极的螺杆和所述第二环形检测电极的螺杆与所述印制电路板上对应的电极接口进行连接，从而根据所述环境温度检测单元检测得到的环境温度信息，基于驻波率原理，周期性对活立木的含水量和含冰量进行测量；其中，所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的环形电极结构设置为可拆卸结构；
所述环境温度检测单元设置在所述印制电路板上，用于对环境温度进行检测，得到环境温度信息；
所述印制电路板设置在所述外壳的内部，用于对所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极采集到的电压差进行处理，以根据所述环境温度信息，得到活立木的含水量和含冰量；
所述外壳为箱体结构，用于固定所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极，以使得所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极的圆心同轴设置，且所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极相互平行。


2.根据权利要求1所述的活立木冻融特性无损检测传感器，其特征在于，所述印制电路板包括运算放大器，用于对所述第一环形检测电极和所述第二环形检测电极采集到的电压差进行放大处理。


3.根据权利要求1所述的活立木冻融特性无损检测传感器，其特征在于，所述印制电路板还包括第一滤波电路和第二滤波电路，其中，所述第一滤波电路用于对所述第一环形检测电极的电压信号进行滤波处理，所述第二滤波电路用于对所述第二环形检测电极的电压信号进行滤波处理。


4.根据权利要求1所述的活立木冻融特性无损检测传感器，其特征在于，所述第一环形检测电极和第二环形检测电极上设置有调节旋钮，用于对所述第一环形检测电极和第二环形检测电极的测量直径进行调节。


5.一种活立木冻融特性无损检测系统，其特征在于，包括：
上位机模块、通信模块、存储模块和根据权利要求1至4任一项所述活立木冻融特性无损检测传感器；
所述上位机模块，用于对所述活立木冻融特性无损检测传感器测量得到的活立木含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵燕东，赵玥，田昊，杜升，顾家华，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11