专利名称：一种树径生长量的自动测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种树径生长量的自动测量装置，适合应用在人工林监测、植物生长量测量及树木生长规律方面的研究，尤其涉及一种活立木树木直径生长量实时自动测量装置。
背景技术：
树径是树木生长中的重要因子，在树木调查和树木生长规律研究中占有举足轻重的地位，而树径测量方法的精确度和方便性仍是一难解的课题，目前一些测量方法和装置还处于相对落后的现状，特别是树木生长因子之间的关系和生长机制的研究，现在还没有统一的定论，这和测量的精确程度以及测量方法的操作便捷性有很大关系，因此在不破坏树木的条件下，研制方便安装和测量、操作简单、精度高的树径测量装置具有十分重要的意义和研究的价值。
发明内容
本发明提供了一种树径生长量的自动测量装置，该装置结构合理、安装方便，测量的可靠性高、精度高，通过该树径生长量的自动测量装置实现实时测量、实时数据采集、通过无线网络节点远程监测装置实时监测树径的实时生长量和生长状态。本发明的目的是基于林业数字化和植物生长量以及生长机理研究的要求，利用该发明可以达到实时地采集和监测树径的生长量，为人工林树径的监测和调查以及植物生理研究提供可靠的数据，对于树木生长因子之间关系的研究具有推进作用。为达到上述目的，本发明的技术方案是一种树径生长量的自动测量装置，包括装置固定模块和测量模块；其中装置固定模块将测量模块固定于树干上需要测量树径变化量的位置上；测量模块包括带有弹簧的直线位移传感器、测头端滑轮、转向滑轮、导向滑轮、无弹性细钢丝绳、卡头和测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分；测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分使得测头端滑轮正常转动；通过该测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分将测头端滑轮的位移量传递到带有弹簧的直线位移传感器上；无弹性细钢丝绳通过测头端滑轮、转向滑轮、导向滑轮后，无弹性细钢丝绳环抱于需要测量树径的位置上，通过卡头将无弹性细钢丝绳两端卡紧，确保带有弹簧的直线位移传感器的自由端被压缩到预定的位置；根据带有弹簧的直线位移传感器的位移量来确定树径生长的变化量。其中转向滑轮、导向滑轮均为两个，两个转向滑轮、导向滑轮相对于带有弹簧的直线位移传感器对称设置，转向滑轮的轮槽中心平面、测头端滑轮的轮槽中心平面和带有弹簧的直线位移传感器的活动杆的中心轴均在同一平面上，该平面垂直于无弹性细钢丝绳环抱树干的树干截面。转向滑轮使无弹性细钢丝绳随着带有弹簧的直线位移传感器上的测头端滑轮的运动从垂直于树干截面的方向变换到树干截面方向上；
导向滑轮协助无弹性细钢丝绳通过转向滑轮后水平环抱到树干上，避免无弹性细钢丝绳从转向滑轮的轮槽中脱出。其中装置固定模块包括传感器抱卡，皮带，皮带卡扣，金属环，金属环固定夹。其中，传感器抱卡，用于固定测量模块中的带有弹簧的直线位移传感器，并确定无弹性细钢丝绳与测量模块的连接关系；传感器抱卡进一步包括传感器抱卡主体结构，转向滑轮定位轴，导向滑轮定位轴，转向滑轮定位套筒，导向滑轮定位套筒，螺母，垫片，金属垫片，螺钉和橡胶垫片。传感器抱卡主体结构，用于确定传感器抱卡上面各个部件的安装位置和相对关系；转向滑轮、导向滑轮分别通过转向滑轮定位轴、导向滑轮定位轴、转向滑轮定位套筒、导向滑轮定位套筒、以及螺母和垫片安装固定在传感器抱卡主体结构上。转向滑轮定位轴、导向滑轮定位轴用于通过转向滑轮定位套筒、导向滑轮定位套筒、螺母和垫片，来固定转向滑轮、导向滑轮，并确定转向滑轮和导向滑轮的轴向位置。转向滑轮定位轴和导向滑轮定位轴之间的间距大于转向滑轮和导向滑轮各自半径之和，保证转向滑轮和导向滑轮的运动互不干涉。金属垫片、螺钉，用于将带有弹簧的直线位移传感器安装在传感器抱卡主体结构的中间部分；安装方式为过盈配合，通过将螺钉安装在传感器抱卡主体部分的螺钉孔上。橡胶垫片，用于增加树径生长量的自动测量装置与树干之间的最大静摩擦力，安装在金属垫片与螺钉之间。皮带，用于将整个树径生长量的自动测量装置固定于树干上需要测量树径变化量的位置上；并通过皮带卡扣的扣合来实现上述固定。皮带卡扣，用来协助皮带将整个树径生长量的自动测量装置固定于树干上需要测量树径变化量的位置上。金属环，用于间接连接皮带和测量模块。金属环固定夹，用于固定金属环，并直接连接金属环与带有弹簧的直线位移传感
ο2个金属环固定夹上各自安装2个金属环，4根皮带分别套在4个金属环的边上， 该边为安装在金属环固定夹中的边的对边；并将金属环上面安装的皮带的自由端安装一对皮带卡扣。通过皮带以及皮带卡扣将上述安装好树径生长量的自动测量装置部分安装到树干上需要测量树径变化量的相应位置上。其中，树径转换公式是配合所述树径生长量的自动测量装置使用，将从所述树径生长量的自动测量装置所采集到的数据转换成树干上需要测量树径变化量的位置上的树径的平均值(或周长值)。所述树径转换公式如下
权利要求
1.一种树径生长量的自动测量装置，包括装置固定模块和测量模块；其特征在于所述装置固定模块将测量模块固定于树干上需要测量树径变化量的位置上；所述测量模块包括带有弹簧的直线位移传感器、测头端滑轮、转向滑轮、导向滑轮、无弹性细钢丝绳、卡头和测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分；所述测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分使得测头端滑轮正常转动； 通过该测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分将测头端滑轮的位移量传递到带有弹簧的直线位移传感器上；无弹性细钢丝绳通过转向滑轮、导向滑轮和测头端滑轮后，无弹性细钢丝绳环抱于需要测量树径的位置上，通过卡头将无弹性细钢丝绳两端卡紧，确保带有弹簧的直线位移传感器的自由端被压缩到预定的位置；当树径生长量发生变化时，测头端滑轮受到无弹性细钢丝绳的压力作用进而压缩带有弹簧的直线位移传感器的弹簧，使带有弹簧的直线位移传感器的自由端伸缩，带有弹簧的直线位移传感器的输出的电量信号发生变化，根据该电量信号的变化值测出树径生长的变化量。
2.根据权利要求1所述的一种树径生长量的自动测量装置，所述转向滑轮、导向滑轮均为两个，所述两个转向滑轮、导向滑轮相对于带有弹簧的直线位移传感器对称设置，所述转向滑轮的轮槽中心平面、测头端滑轮的轮槽中心平面和带有弹簧的直线位移传感器的中心轴均在同一平面上，该平面垂直于无弹性细钢丝绳环抱树干的树干截面。
3.根据权利要求2所述的一种树径生长量的自动测量装置，所述转向滑轮使无弹性细钢丝绳随着带有弹簧的直线位移传感器上的测头端滑轮的运动从垂直于树干截面的方向变换到树干截面方向上。
4.根据权利要求2所述的一种树径生长量的自动测量装置，所述导向滑轮协助无弹性细钢丝绳通过转向滑轮后水平环抱到树干上，避免无弹性细钢丝绳从转向滑轮的轮槽中脱出ο
5.根据权利要求1-4所述的一种树径生长量的自动测量装置，所述无弹性细钢丝绳采用的是温度膨胀系数小、柔软的无弹性细钢丝绳。
6.根据权利要求1-5所述的一种树径生长量的自动测量装置，其测得的树径生长量的变化值传输到无线网络节点远程监测装置上，通过无线网络节点远程监测装置实时监测树径的实时生长量。
全文摘要
一种树径生长量的自动测量装置，通过无线网络节点远程监测装置实现实时监测树径的实时生长量和生长状态；包括装置固定模块和测量模块；装置固定模块将测量模块固定于树干上需要测量树径变化量的位置上；测量模块包括带有弹簧的直线位移传感器、测头端滑轮、转向滑轮、导向滑轮、无弹性细钢丝绳、卡头和测头端滑轮与带有弹簧的直线位移传感器的连接部分；无弹性细钢丝绳通过转向滑轮、导向滑轮和测头端滑轮后，无弹性细钢丝绳环抱于需要测量树径的位置上，通过卡头将无弹性细钢丝绳两端卡紧；根据带有弹簧的直线位移传感器的位移量来确定树径生长的变化量。
文档编号G01B21/10GK102426005SQ20111036593
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者张俊梅, 张百杰, 李文彬 申请人:北京林业大学