落叶含水率的标定方法及标定装置与流程

本发明涉及林业科技技术领域，特别是涉及适用于管式FDR传感器的落叶含水率的标定方法及其配套工具。

背景技术：

森林落叶层的含水情况直接关系到森林火灾发生的可能性，对森林落叶层的含水率测量可以为森林火灾预警提供参考依据。目前，市场上销售的管式FDR传感器主要应用在土壤水分的测量上，由于落叶种类繁多，叶之间充满间隙，若使用管式FDR传感器测量落叶含水率，需要有较完善的标定工具和方法。然而，现阶段尚无管式FDR传感器在落叶含水率测量应用中的标定方法和标定装置。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供落叶含水率的标定方法及标定装置，用于解决现有技术中尚无用于管式FDR传感器在落叶含水率测量应用中的标定方法和标定装置的问题，从而使得市面上已经存在的管式FDR传感器具有精确测量森林落叶层含水率的功能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种落叶含水率的标定方法，包括：1)测量标定专用箱的重量，并将该重量值记录为W1，其中，所述标定专用箱包括：箱体、及设置于所述箱体的湿度传感器；2)将树叶装入所述标定专用箱；3)测量装填有所述树叶的所述标定专用箱的重量，并将该重量值记录为W2；4)将所述标定专用箱中的树叶全部取出，并进行加热；5)将加热后的树叶进行处理，所述处理包括：冷却、及去除表面的凝水；6)将所述处理后的树叶重新装填入所述标定专用箱内；7)测量装填有所述处理后的树叶的所述标定专用箱的重量，并将该重量值记录为W3；8)通过所述湿度传感器测量所述标定专用箱内的含水率，并将该含水率测量值记录为H2；9)计算得到落叶真实含水率Q，并与对应的含水率测量值H2记为一组数据，其中，所述落叶真实含水率的计算公式为：Q＝100％*(W2-W3)/(W3-W1)；10)重复执行步骤4)至步骤9)N次，得到N组所述落叶真实含水率Q及其对应的含水率测量值H2；11)通过所述N组数据对，计算得到落叶真实含水率Q和含水量测量值H2之间的定量关系f；从而在测得含水量的情况下，根据所述定量关系f就能得到相应的落叶真实含水率。

于本发明一实施例中，所述湿度传感器为：管式FDR型传感器；所述箱体的上方开口、且其中一对侧壁上的对应位置处设置有开孔，以供所述管式FDR型传感器插入并贯穿于所述箱体内部。

于本发明一实施例中，测量所述标定专用箱的重量、测量装填有所述树叶的所述标定专用箱的重量、或测量装填有所述处理后的树叶的所述标定专用箱的重量是通过电子称测量实现的。

于本发明一实施例中，所述树叶为：从待测森林区域的落叶层中取出的具有一定湿度的落叶。

于本发明一实施例中，在将所述树叶装入所述标定专用箱时，让落叶自然堆积，不对所述落叶进行按压。

于本发明一实施例中，对所述树叶进行加热的方法包括：将所述取出的树叶平摊在环境模拟箱中，将所述环境模拟箱的温度设置为一定数值，加热时长设置为一定时间。

于本发明一实施例中，所述将加热后的树叶冷却并去除表面的凝水是通过用风扇对加热后的树叶吹数分钟而实现的。

于本发明一实施例中，在重复执行所述步骤4)至步骤9)N次的过程中，所述步骤4)中的加热时间逐渐延长。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种落叶含水率的标定装置，包括：用于装填树叶的箱体、及设置于所述箱体的湿度传感器。

于本发明一实施例中，所述湿度传感器为：管式FDR型传感器；所述箱体的上方开口、且其中一对侧壁上的对应位置处设置有开孔，以供所述管式FDR型传感器插入并贯穿于所述箱体内部。

如上所述，本发明的落叶含水率标定方法和标定装置，极其方便了管式FDR传感器对落叶含水率的标定过程。此外，提出的标定方法利用一小堆落叶即可在落叶含水率波动的可能范围内进行标定，形式简单，计算方便，易于应用，不仅减少了测量环节和试验材料，节约了测量时间，还减少了计算时间，提高了计算效率，从而极大地提高了标定效率，为大规模森林落叶层含水率的自动化测量提供了帮助。

附图说明

图1显示为本发明一实施例中的标定箱的结构示意图。

图2显示为本发明一实施例中的管式FDR传感器与标定箱的安装方式示意图。

图3显示为本发明一实施例中的管式FDR传感器用于落叶含水率的标定过程示意图。

元件标号说明

1 箱体

2 开孔

3 管式FDR传感器

S301～S312 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1至图2，根据管式FDR传感器的结构和功能特点，本发明提供一种方便管式FDR传感器测量落叶含水率的标定装置。优选的，所述标定装置采用非金属材质制成，其整体结构可以为：上方开口的箱体1，并且，在箱体1的其中一对侧壁上的对应位置处分别设置有开孔2，这两个开孔2的孔内直径分别等同于管式FDR传感器的外壁直径。更为优选的，这两个开孔2分别位于所在侧壁的中心位置处，从而使得这两个开孔2的中心点所在的连线能够穿过箱体1的正中心位置。

在使用所述标定装置进行标定操作前，首先要将管式FDR传感器3插入所述标定装置的两孔中，管式FDR传感器3的探测单元最好能位于箱体1的中心位置处。为了方便描述，以下将“插有管式FDR传感器的标定装置”称为“专用箱”。

请参阅图3，本发明提出的利用所述专用箱标定落叶含水率的方法原理过程如下：

步骤S301：获得所述专用箱的重量，并将该重量值记录为W1。需要说明的是，在本步骤中，对专用箱的重量的获得可以采用电子称测量的方式进行。

步骤S302：将树叶装入所述专用箱。需要说明的是，所述树叶可以是从待测森林区域的落叶层中取出的湿度较大的落叶，在将树叶从所述箱体的开口处装入所述专用箱时，尽可能的不用力按压，模拟落叶自然的堆积情况为好。优选的，令树叶填满所述专用箱。

步骤S303：获得装填有树叶的所述专用箱的重量，并将该重量值记录为W2。需要说明的是，在本步骤中，对装填有树叶的专用箱的重量的获得可以采用电子秤测量的方式进行。

步骤S304：通过所述专用箱上的管式FDR传感器测量所述专用箱内的含水率，并将该含水率测量值记录为H1。需要说明的是，本步骤并不是必须的。

在以下将要介绍的操作步骤中，不再额外进行增减树叶的操作，所有的操作均是对放入所述专用箱内的树叶进行的。

步骤S305：将所述专用箱中的树叶全部取出，进行加热。优选的，将取出的树叶平摊在高低温环境模拟箱中，将该模拟箱的温度设置为50摄氏度，加热时间长度为30分钟。

步骤S306：将加热完的树叶冷却至室温(常温)，并去除表面的凝水。例如：使用电扇对加热后的树叶吹数分钟，保证树叶表面无凝水，且温度降回到常温。

步骤S307：将处理后的树叶重新装填入所述专用箱内，同样的，尽可能保持树叶在箱内的松散均匀。

步骤S308：获得装填有处理后的树叶的所述专用箱的重量，并将该重量值记录为W3。需要说明的是，在本步骤中，对装填有处理后的树叶的专用箱的重量的获得可以采用电子秤测量的方式进行。

步骤S309：通过所述专用箱上的管式FDR传感器测量所述专用箱内的含水率，并将该含水率测量值记录为H2。

步骤S310：根据以上步骤计算得到落叶真实含水率Q，并将其与对应的含水率测量值H2记为一组数据，其中，落叶真实含水率Q＝100％*(W2-W3)/(W3-W1)。

步骤S311：重复步骤S305～S310，直到树叶重量无明显变化为止。特别的，由于树叶失水速度会逐渐变慢，所述步骤S305中的加热时间可以逐渐延长。特别的，在重复执行步骤S305～S310达到N次之后，便可以得到N组落叶真实含水率Q和相应的含水率测量值H2的数据对。

步骤S312：利用编程等数据分析方式，确定落叶真实含水率Q和相应的含水量测量值H2之间的定量关系f，即Q＝f(H2)。若想获得落叶真实含水率的数值时，只需利用管式FDR传感器测量所述专用箱内的含水率之后，通过Q＝f(H2)换算即可得到。

综上所述，本发明的的标定方法和标定装置利用管式FDR传感器就可以实现对森林落叶层的含水率的实时监测，成本低廉、便于操作，有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。需要说明的是，以上提及的管式FDR传感器和标定装置仅是专用箱的一种优选方式，并非实施的唯一方式。所述的管式FDR传感器也可以为TDR传感器，甚至是其他可以获得含水率值的设备，相应的，所述的标定装置的形状可以根据采用的设备进行配合式修改，其具体的实施方式并不受限于说明书中的记载。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。