一種樹徑生長量的自動測量裝置的製作方法
2023-11-10 02:17:17
專利名稱：一種樹徑生長量的自動測量裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種樹徑生長量的自動測量裝置，適合應用在人工林監測、植物生長量測量及樹木生長規律方面的研究，尤其涉及一種活立木樹木直徑生長量實時自動測量裝置。
背景技術：
樹徑是樹木生長中的重要因子，在樹木調查和樹木生長規律研究中佔有舉足輕重的地位，而樹徑測量方法的精確度和方便性仍是一難解的課題，目前一些測量方法和裝置還處於相對落後的現狀，特別是樹木生長因子之間的關係和生長機制的研究，現在還沒有統一的定論，這和測量的精確程度以及測量方法的操作便捷性有很大關係，因此在不破壞樹木的條件下，研製方便安裝和測量、操作簡單、精度高的樹徑測量裝置具有十分重要的意義和研究的價值。
發明內容
本發明提供了一種樹徑生長量的自動測量裝置，該裝置結構合理、安裝方便，測量的可靠性高、精度高，通過該樹徑生長量的自動測量裝置實現實時測量、實時數據採集、通過無線網絡節點遠程監測裝置實時監測樹徑的實時生長量和生長狀態。本發明的目的是基於林業數位化和植物生長量以及生長機理研究的要求，利用該發明可以達到實時地採集和監測樹徑的生長量，為人工林樹徑的監測和調查以及植物生理研究提供可靠的數據，對於樹木生長因子之間關係的研究具有推進作用。為達到上述目的，本發明的技術方案是一種樹徑生長量的自動測量裝置，包括裝置固定模塊和測量模塊；其中裝置固定模塊將測量模塊固定於樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分使得測頭端滑輪正常轉動；通過該測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分將測頭端滑輪的位移量傳遞到帶有彈簧的直線位移傳感器上；無彈性細鋼絲繩通過測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪後，無彈性細鋼絲繩環抱於需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊，確保帶有彈簧的直線位移傳感器的自由端被壓縮到預定的位置；根據帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。其中轉向滑輪、導向滑輪均為兩個，兩個轉向滑輪、導向滑輪相對於帶有彈簧的直線位移傳感器對稱設置，轉向滑輪的輪槽中心平面、測頭端滑輪的輪槽中心平面和帶有彈簧的直線位移傳感器的活動杆的中心軸均在同一平面上，該平面垂直於無彈性細鋼絲繩環抱樹幹的樹幹截面。轉向滑輪使無彈性細鋼絲繩隨著帶有彈簧的直線位移傳感器上的測頭端滑輪的運動從垂直於樹幹截面的方向變換到樹幹截面方向上；
導向滑輪協助無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪後水平環抱到樹幹上，避免無彈性細鋼絲繩從轉向滑輪的輪槽中脫出。其中裝置固定模塊包括傳感器抱卡，皮帶，皮帶卡扣，金屬環，金屬環固定夾。其中，傳感器抱卡，用於固定測量模塊中的帶有彈簧的直線位移傳感器，並確定無彈性細鋼絲繩與測量模塊的連接關係；傳感器抱卡進一步包括傳感器抱卡主體結構，轉向滑輪定位軸，導向滑輪定位軸，轉向滑輪定位套筒，導向滑輪定位套筒，螺母，墊片，金屬墊片，螺釘和橡膠墊片。傳感器抱卡主體結構，用於確定傳感器抱卡上面各個部件的安裝位置和相對關係；轉向滑輪、導向滑輪分別通過轉向滑輪定位軸、導向滑輪定位軸、轉向滑輪定位套筒、導向滑輪定位套筒、以及螺母和墊片安裝固定在傳感器抱卡主體結構上。轉向滑輪定位軸、導向滑輪定位軸用於通過轉向滑輪定位套筒、導向滑輪定位套筒、螺母和墊片，來固定轉向滑輪、導向滑輪，並確定轉向滑輪和導向滑輪的軸向位置。轉向滑輪定位軸和導向滑輪定位軸之間的間距大於轉向滑輪和導向滑輪各自半徑之和，保證轉向滑輪和導向滑輪的運動互不幹涉。金屬墊片、螺釘，用於將帶有彈簧的直線位移傳感器安裝在傳感器抱卡主體結構的中間部分；安裝方式為過盈配合，通過將螺釘安裝在傳感器抱卡主體部分的螺釘孔上。橡膠墊片，用於增加樹徑生長量的自動測量裝置與樹幹之間的最大靜摩擦力，安裝在金屬墊片與螺釘之間。皮帶，用於將整個樹徑生長量的自動測量裝置固定於樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上；並通過皮帶卡扣的扣合來實現上述固定。皮帶卡扣，用來協助皮帶將整個樹徑生長量的自動測量裝置固定於樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上。金屬環，用於間接連接皮帶和測量模塊。金屬環固定夾，用於固定金屬環，並直接連接金屬環與帶有彈簧的直線位移傳感
ο2個金屬環固定夾上各自安裝2個金屬環，4根皮帶分別套在4個金屬環的邊上， 該邊為安裝在金屬環固定夾中的邊的對邊；並將金屬環上面安裝的皮帶的自由端安裝一對皮帶卡扣。通過皮帶以及皮帶卡扣將上述安裝好樹徑生長量的自動測量裝置部分安裝到樹幹上需要測量樹徑變化量的相應位置上。其中，樹徑轉換公式是配合所述樹徑生長量的自動測量裝置使用，將從所述樹徑生長量的自動測量裝置所採集到的數據轉換成樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上的樹徑的平均值(或周長值)。所述樹徑轉換公式如下
權利要求
1.一種樹徑生長量的自動測量裝置，包括裝置固定模塊和測量模塊；其特徵在於所述裝置固定模塊將測量模塊固定於樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上；所述測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；所述測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分使得測頭端滑輪正常轉動； 通過該測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分將測頭端滑輪的位移量傳遞到帶有彈簧的直線位移傳感器上；無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪、導向滑輪和測頭端滑輪後，無彈性細鋼絲繩環抱於需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊，確保帶有彈簧的直線位移傳感器的自由端被壓縮到預定的位置；當樹徑生長量發生變化時，測頭端滑輪受到無彈性細鋼絲繩的壓力作用進而壓縮帶有彈簧的直線位移傳感器的彈簧，使帶有彈簧的直線位移傳感器的自由端伸縮，帶有彈簧的直線位移傳感器的輸出的電量信號發生變化，根據該電量信號的變化值測出樹徑生長的變化量。
2.根據權利要求1所述的一種樹徑生長量的自動測量裝置，所述轉向滑輪、導向滑輪均為兩個，所述兩個轉向滑輪、導向滑輪相對於帶有彈簧的直線位移傳感器對稱設置，所述轉向滑輪的輪槽中心平面、測頭端滑輪的輪槽中心平面和帶有彈簧的直線位移傳感器的中心軸均在同一平面上，該平面垂直於無彈性細鋼絲繩環抱樹幹的樹幹截面。
3.根據權利要求2所述的一種樹徑生長量的自動測量裝置，所述轉向滑輪使無彈性細鋼絲繩隨著帶有彈簧的直線位移傳感器上的測頭端滑輪的運動從垂直於樹幹截面的方向變換到樹幹截面方向上。
4.根據權利要求2所述的一種樹徑生長量的自動測量裝置，所述導向滑輪協助無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪後水平環抱到樹幹上，避免無彈性細鋼絲繩從轉向滑輪的輪槽中脫出ο
5.根據權利要求1-4所述的一種樹徑生長量的自動測量裝置，所述無彈性細鋼絲繩採用的是溫度膨脹係數小、柔軟的無彈性細鋼絲繩。
6.根據權利要求1-5所述的一種樹徑生長量的自動測量裝置，其測得的樹徑生長量的變化值傳輸到無線網絡節點遠程監測裝置上，通過無線網絡節點遠程監測裝置實時監測樹徑的實時生長量。
全文摘要
一種樹徑生長量的自動測量裝置，通過無線網絡節點遠程監測裝置實現實時監測樹徑的實時生長量和生長狀態；包括裝置固定模塊和測量模塊；裝置固定模塊將測量模塊固定於樹幹上需要測量樹徑變化量的位置上；測量模塊包括帶有彈簧的直線位移傳感器、測頭端滑輪、轉向滑輪、導向滑輪、無彈性細鋼絲繩、卡頭和測頭端滑輪與帶有彈簧的直線位移傳感器的連接部分；無彈性細鋼絲繩通過轉向滑輪、導向滑輪和測頭端滑輪後，無彈性細鋼絲繩環抱於需要測量樹徑的位置上，通過卡頭將無彈性細鋼絲繩兩端卡緊；根據帶有彈簧的直線位移傳感器的位移量來確定樹徑生長的變化量。
文檔編號G01B21/10GK102426005SQ20111036593
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者張俊梅, 張百傑, 李文彬 申請人:北京林業大學