一种树木年轮检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种树木年轮检测装置，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块以及数据处理模块和供电模块，数据采集模块包括钻木探针、旋转机构以及推进机构，推进机构包括推进电机、推进丝杆、导向滑杆和移动座，旋转机构包括旋转电机、联轴器、传动杆和第二轴承座，检测装置结构简单，设计合理，基于该检测装置进行林木年轮检测的检测方法快捷有效，可高效准确的实现相关数据的采集，完成树木年轮信息的检测，且大幅度降低了对林木的损伤，为气候学、环境学作出了显著贡献，同时，检测效率高。

【技术实现步骤摘要】
一种树木年轮检测装置及其检测方法
本专利技术涉及林业
，特别是一种树木年轮检测装置及其检测方法。
技术介绍
传统的树木年轮特征提取方法需要先获得树木年轮圆盘或者通过生长锥钻取树木木芯，然后通过人工处理的办法获取年轮特征数据。这些树木年轮特征提取方法操作繁琐，对树木伤害较大，并且特征提取效率较低。目前国际上使用的最先进的树木阻抗仪器是英国SIBTEC公司生产的DigitalmicroProbe系列树木阻抗仪，该仪器可以对大多数树木进行微损测量，并对内部特征进行全面分析，仪器轻巧，易于携带，使用的分析软件强大，可以根据不同的树木自动的调节钻木探针钻取的速度，测量精度较高。现有技术中的测量装置在测量时存在以下问题：首先，市面上现有的仪器均为国外研发，价格昂贵；其次，这些树木阻抗仪器大多用来进行树木有无损伤检测，很少用来进行年轮特征提取，而年轮特征提取是树木年轮学一个重要的环节，对于气候学、环境学都有着重要的贡献。
技术实现思路
如何快速获得能够反映树木年轮特征的数据，并且操作简单，根据这些数据如何分析出树木年轮特征。本专利技术针对上述问题，公开了一种树木年轮检测装置及其检测方法。具体的技术方案如下：一种树木年轮检测装置，其特征在于，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块、数据处理模块和供电模块；所述的供电模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块向数据采集模块、数据存储模块和数据处理模块供电；所述的数据采集模块与测控单元模块交互，传递采集的数据；所述的数据处理模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据采集模块采集的数据，进行数据处理；所述的数据存储模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据处理模块处理后的数据，并存储。上述的一种树木年轮检测装置，其中，所述数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块以及数据处理模块和供电模块整合装设于壳体内，所述数据采集模块包括钻木探针、旋转机构以及推进机构；所述推进机构包括推进电机、推进丝杆、导向滑杆和移动座，所述推进电机固定设置于壳体，所述推进丝杆与推进电机同轴设置，其一端通过第一轴承座与壳体转动连接，另一端与推进电机的输出轴固定相连，所述导向滑杆与壳体固定连接，对称设置于推进丝杆的两侧，并与推进丝杆平行，所述移动座装设于推进丝杆上，其下端固定设置有滚珠螺套，其两端与导向滑杆间隙配合，滚珠螺套与推进丝杆对应配合；所述旋转机构包括旋转电机、联轴器、传动杆和第二轴承座，所述旋转电机和第二轴承座固定设置于移动座上，旋转电机的轴向与推进丝杆的轴向平行，其输出轴与联轴器相连，并经由联轴器与传动杆连接，所述传动杆与第二轴承座转动连接，且其轴向与进丝杆的轴向平行；所述钻木探针的一端与传动杆固定连接，另一端自壳体的一侧探出；钻木探针由旋转机构控制旋转，由推进机构控制移动。上述的一种树木年轮检测装置，其中，所述数据采集模块包括采样电阻，所述采样电阻与旋转电机并联，所述数据处理模块包括椭圆滤波器。上述的一种树木年轮检测装置，其中，所述数据存储模块包括SD卡，所述供电模块包括蓄电池。上述的一种树木年轮检测装置，其中，优选的，所述旋转电机为AKM2G系列直流伺服电机，所述推进电机为POWERMAXII系列推进电机，测控单元模块由TMSS320F2812主控芯片控制，供电模块由LM2575S-ADJ电源管理芯片控制。上述的一种树木年轮检测装置，其中，所述钻木探针的顶部为尖端，整体呈扁平型。上述的一种树木年轮检测装置，其中，所述钻木探针的尖端自壳体一侧的检测口探出，所述检测口处设置稳定套，所述稳定套的外端与检测口通过轴承转动连接，其轴向开孔，并与钻木探针间隙配合；检测口所处的壳体的一端设置有用于连接壳体和林木的紧固器。一种树木年轮检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、选取合适胸径的林木，进行树木年轮检测；将探针顶部对准林木中心方向，并启动检测装置，此时，钻木探针在推进机构和旋转机构控制下，匀速向林木方向移动并转动，钻入林木内，直至钻木探针从林木的另一端钻出，最后，旋转机构停止工作，推进机构反向工作，直至钻木探针复位；S2、由于林木早材跟晚材的密度差异关系，在钻木探针钻入林木的过程中，其顶部所受阻力会产生差异，导致旋转电机工作电压发生变化，采样电阻周期性感应并采集旋转电机工作时的电压数据，后经数据处理模块滤波处理后，得到能够反映年轮特征信息的平滑频率信号，该平滑频率信号即为林木的年轮特征数据；S3、处理后的所述年轮特征数据存储于数据存储模块中，年轮特征数据呈现为波形，波峰与波谷即表示每一个年轮的边界，测控单元模块调取存储于数据存储模块中的年轮特征数据，进行计算分析，计算出波峰或者波谷的个数，并根据相邻波峰或者波谷间的个数以及推进电机的前进速率，即可分析得到林木的年轮宽度。上述的一种树木年轮检测装置的检测方法，其中，步骤S2中，设定：推进电机的推进速率为1mm/s，采样电阻的采样周期为10ms。上述的一种树木年轮检测装置的检测方法，其中，步骤S2中，数据处理模块通过椭圆滤波器对电压数据进行滤波处理；所述椭圆滤波器的椭圆滤波函数的振幅平方函数为：式中，UN(X)为N阶雅可比椭圆函数，ωp给定，两个参数分别为ε和N[62-63]；按照滤波要求，进行滤波参数设置；设定：采样频率Fs为100Hz，为得到年轮特征数据明显的信号，设置滤波参数如下：ωp＝2/FsHz；ωs＝3/FsHz；αs＝1dB；αp＝40dB。本专利技术的有益效果为：本专利技术公开的一种树木年轮检测装置，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块以及数据处理模块和供电模块，数据采集模块包括钻木探针、旋转机构以及推进机构，推进机构包括推进电机、推进丝杆、导向滑杆和移动座，旋转机构包括旋转电机、联轴器、传动杆和第二轴承座，检测装置结构简单，设计合理，基于该检测装置进行林木年轮检测的检测方法快捷有效，可高效准确的实现相关数据的采集，完成树木年轮信息的检测，且大幅度降低了对林木的损伤，为气候学、环境学作出了显著贡献，同时，检测效率高。附图说明图1为本专利技术的树木年轮检测装置示意图。图2为本专利技术的树木年轮检测装置示截面图。图3为实施例三中，本专利技术的树木年轮检测装置示意图。图4为本专利技术原理图。图5为本专利技术流程图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本专利技术进行进一步描述，任何对本专利技术技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本专利技术保护范围。实施例一本实施例公开的一种树木年轮检测装置，其特征在于，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块以及数据处理模块和供电模块；所述的供电模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块向数据采集模块、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树木年轮检测装置，其特征在于，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块、数据处理模块和供电模块(21)；/n所述的供电模块(21)与测控单元模块交互，并经由测控单元模块向数据采集模块、数据存储模块和数据处理模块供电；/n所述的数据采集模块与测控单元模块交互，传递采集的数据；/n所述的数据处理模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据采集模块采集的数据，进行数据处理；/n所述的数据存储模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据处理模块处理后的数据，并存储。/n

【技术特征摘要】
1.一种树木年轮检测装置，其特征在于，包括数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块、数据处理模块和供电模块(21)；
所述的供电模块(21)与测控单元模块交互，并经由测控单元模块向数据采集模块、数据存储模块和数据处理模块供电；
所述的数据采集模块与测控单元模块交互，传递采集的数据；
所述的数据处理模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据采集模块采集的数据，进行数据处理；
所述的数据存储模块与测控单元模块交互，并经由测控单元模块获取数据处理模块处理后的数据，并存储。


2.如权利要求1所述的一种树木年轮检测装置，其特征在于，所述数据采集模块、测控单元模块、数据存储模块以及数据处理模块和供电模块(21)整合装设于壳体(1)内，所述数据采集模块包括钻木探针(2)、旋转机构以及推进机构；
所述推进机构包括推进电机(3)、推进丝杆(4)、导向滑杆(5)和移动座(6)，所述推进电机(3)固定设置于壳体(1)，所述推进丝杆(4)与推进电机(3)同轴设置，其一端通过第一轴承座(7)与壳体(1)转动连接，另一端与推进电机(3)的输出轴固定相连，所述导向滑杆(5)与壳体(1)固定连接，对称设置于推进丝杆(4)的两侧，并与推进丝杆(4)平行，所述移动座(6)装设于推进丝杆(4)上，其下端固定设置有滚珠螺套(8)，其两端与导向滑杆(5)间隙配合，滚珠螺套(8)与推进丝杆(4)对应配合；
所述旋转机构包括旋转电机(9)、联轴器(10)、传动杆(11)和第二轴承座(12)，所述旋转电机(9)和第二轴承座(12)固定设置于移动座(6)上，旋转电机(9)的轴向与推进丝杆(4)的轴向平行，其输出轴与联轴器(10)相连，并经由联轴器(10)与传动杆(11)连接，所述传动杆(11)与第二轴承座(12)转动连接，且其轴向与进丝杆的轴向平行；
所述钻木探针(2)的一端与传动杆(11)固定连接，另一端自壳体(1)的一侧探出；钻木探针(2)由旋转机构控制旋转，由推进机构控制移动。


3.如权利要求2所述的一种树木年轮检测装置，其特征在于，所述数据采集模块包括采样电阻，所述采样电阻与旋转电机(9)并联，所述数据处理模块包括椭圆滤波器。


4.如权利要求2所述的一种树木年轮检测装置，其特征在于，所述数据存储模块包括SD卡，所述供电模块(21)包括蓄电池。


5.如权利要求2所述的一种树木年轮检测装置，其特征在于，所述旋转电机(9)为AKM(2)G系列直流伺服电机，所述推进电机(3)为POWERMAXII系列推进电机(3)，测控单元模块由TMSS(320)F(2812)主...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯海林，翁翔，李颜娥，方瑜，杜晓晨，
申请(专利权)人：浙江农林大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33