一種樹幹雷射探測裝置的製作方法

2024-02-15 19:06:15 1

本發明涉及樹木生長情況監測技術領域，具體為一種用於監測樹幹內部情況的雷射探測裝置。

背景技術：

樹幹作為樹木重要的組成部分，起到輸送營養、傳輸水分的作用。因此，監測樹幹的內部徑流數據，以及獲取樹幹內氮、磷、鉀等營養元素以及葉綠素含量，對於研究樹木生長、分析生態環境都有著極其重要的作用。

專利CN102564962A公開了一種果樹營養成分檢測系統及方法，其是利用可見近紅外光譜獲取單元掃描待測果樹葉片樣本獲取其可見近紅外光譜信號並傳輸到數據分析處理單元，同時授時定位單元將待測果樹葉片樣本的位置信息和採樣時間傳輸到數據分析處理單元；然後對待測果樹葉片樣本的營養成分指標和葉綠素含量進行測定；採用偏最小二乘法建立所述光譜信號與待測果樹葉片樣本的營養成分指標之間關係的數學模型；對所述數學模型進行驗證、優化，並載入數據處理中心；數據處理中心接收所述光譜信號並進行處理，根據所述數學模型得到待測果樹葉片樣本的營養元素與葉綠素含量，並將處理結果發送給數據分析處理單元以供顯示。該專利通過光學檢測手段對樹木葉片進行檢測，從而判斷葉片的各項指標，但是其仍無法直接獲得樹幹內營養成分的數據。

專利CN202599973U公開了一種樹幹液流測定探針，其是對原有熱擴散探針的改進，包括參考探針和加熱探針，所述參考探針包括銅熱電偶線、康銅熱電偶線、熱電偶節點、基座、支撐部，感應口槽、鋁套管，支撐部設置感應口槽；銅熱電偶線和康銅熱電偶線焊接形成熱電偶節點，插入支撐部內部，並固定在感應口槽內；鋁套管套接並固定在支撐部外部；所述加熱探針的支撐部內還設置一條康銅加熱電阻絲，纏繞支撐部形成加熱線圈。上述探針是基於熱擴散原理對樹幹液流速率進行測定，但是其不能對樹幹內部元素進行測量，並且受其算法原理的影響，其測定精度不高。

專利CN202693439U公開了一種樹幹木質部液流測量裝置，其也是通過熱技術來測定樹幹木質部液流。在具體使用時，需要環割樹幹木質部到芯材，將儲水器安裝到切口處，利用葉片蒸騰拉力的作用，產生水流並進行測定，從而實現對樹幹液流的自動測量。該種方法對樹皮產生了較大尺寸的破壞，也增加了研究人員的工作強度。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明提供一種結構簡單、操作方便、精準度高的樹幹雷射探測裝置。

本發明所述的樹幹雷射探測裝置，包括固定板、雷射發生器、光電探測器、光出管和光進管，所述光出管和光進管上下間隔布置在固定板前側面上，且光出管和光進管均垂直於固定板前側面，所述光出管的長度大於光進管的長度，光出管和光進管內分別設有一透明隔板，所述透明隔板將光出管和光進管內部分割為前後兩段，在所述光出管和光進管的前段管壁上分別開設有排液孔，樹幹內部液體經光出管和光進管的前端開口進入並由對應的排液孔向外流出，所述雷射發生器和光電探測器安裝在固定板上，且所述雷射發生器向前伸入光出管後端，光電探測器伸入光進管後端。

優選的，在所述固定板的後側固定有手柄殼體。

優選的，在所述手柄殼體內設置有信號放大器和AD轉換器，所述光電探測器採集的信號經放大、轉換後向外輸出至計算機。

優選的，所述固定板前側面上設有密封膠墊。

優選的，還包括蓋在光出管和光進管上的前端蓋。

由上述技術方案可知，本發明利用光學原理獲取樹幹數據，操作方便，裝置插入樹幹內部，幹擾因素小，測量準確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分並不一定按照實際的比例繪製。

圖1為本裝置的外觀結構示意圖(省略前端蓋)；

圖2為本裝置的內部結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用於更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護範圍。

如圖1、圖2所示樹幹雷射探測裝置，包括固定板1、雷射發生器2、光電探測器3、光出管4和光進管5。

所述光出管4和光進管5採用非透光、硬度高的尖狀細管，如可採用不鏽鋼材質。所述光出管4和光進管5上下間隔布置在固定板1前側面上，且光出管4和光進管5均垂直於固定板前側面。所述光出管4的長度大於光進管5的長度，使光出管4更進入樹幹深處，與光進管4相錯開，減少光直接進入光進管5內，防止「漏光」現象。

所述光出管4和光進管5內分別設有一透明隔板6，所述透明隔板6將光出管4和光進管5內部分割為前後兩段，在所述光出管和光進管的前段管壁的側面上分別開設有排液孔7，樹幹內部的液體經光出管和光進管的前端開口進入並由對應的排液孔向外流出。

所述雷射發生器2和光電探測器3安裝在固定板1上，且所述雷射發生器向前伸入光出管後端，光電探測器伸入光進管後端。在所述固定板的後側固定有手柄殼體8，便於操作人員握持該裝置向內插入樹幹。在所述手柄殼體8內設置有信號放大器9和AD轉換器10，所述光電探測器採集的信號經放大、轉換後向外輸出至計算機。

所述固定板1前側面上設有密封膠墊11，其起到密封樹幹與裝置插接處端面的作用，避免樹幹液體外流、防止外界光線幹擾。在光出管和光進管上蓋有前端蓋(圖中未示出)，在平時起到保護光出管和光進管的作用。

上述探測裝置的工作方式如下：

首先在樹幹在打兩個小洞，兩個小洞的孔徑以及間距與光出管和光進管適配。取下前端蓋，將本裝置的光出管4和光進管5插入到兩小洞中，並保證裝置牢固的固定在樹幹上，雷射發生器2產生的雷射透過透明隔板向前射出，經光出管前段內部的液體折射/衍射，進入樹幹內部，經由樹幹內部液流的作用，光線射入到光進管5內，光電探測器接收光信號後，通過放大轉換後向外輸出至計算機，最後通過軟體來判斷分析樹幹內部數據，如分析樹幹內部液體的成分含量等。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的範圍當中。