[发明专利]一种林木树干正向及反向液流密度测算装置及方法

说明书

本发明公开了一种林木树干正向及反向液流密度测算装置及方法。其测算装置，包括：传感器和控制器；所述传感器包括沿林木树干延伸方向由上至下等间距设置的上部探针、中部探针和下部探针；所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针均设置有测温组件；所述中部探针还设置有加热组件；所述控制器用于控制所述测温组件采集温度数据，以及控制所述加热组件进行加热；所述方法包括将探针插入树干，通过循环间断加热，测得上部探针、下部探针以及下部探针的温度差，从而来计算林木树干正向及反向液流密度；将本发明用于代替传统常用的Granier型热扩散式(TDP)技术，从而解决了现有技术中测量林木树干液流密度精度较低、功耗较高、实用性较差的技术问题。

技术领域

本发明涉及树干液流领域，特别是指一种林木树干正向及反向液流密度测算装置及方法。

背景技术

树干液流是林木的一种水分生理生态指标，包括：正向液流和反向液流，既是热量平衡也是水量平衡的重要组分，也是土壤-植物-大气连续体(SPAC)水热传输的一个重要环节。与此同时，树干液流密度还是计算单株及林分液流速率的必要参数，是分析水分传输机理及林木耗水规律、指导林地水分管理的关键指标之一。因而，树干液流密度测算技术一直是树木生理生态学、森林水文学及林业气象学等相关学科共同关注的热点研究内容。

现有技术中测量装置在测量时只能测量得到向正向液流，而不能得到向反向液流，与此同时，现有技术中的测量装置及方法因为测量数据计算方式以及其结构缺陷，均使得液流密度测算精度大大降低，且存在功耗较高、实用性较差等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种林木树干正向及反向液流密度测算装置及方法，以解决现有技术中不能得到向下方向液流并且液流密度测量精度低的技术问题。

基于上述目的，本发明提供了一种林木树干正向及反向液流密度测算装置，包括：传感器和控制器；所述传感器包括沿林木树干延伸方向由上至下等间距设置的上部探针、中部探针和下部探针；所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针均设置有测温组件；所述中部探针还设置有加热组件；所述控制器用于控制所述测温组件采集温度数据，以及控制所述加热组件进行加热。

在一些可选的实施方式中，所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针的内径均为1.7mm；所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针的长度均为10mm-30mm。

在一些可选的实施方式中，所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针两两之间的间距均为40mm。

在一些可选的实施方式中，所述测温组件为微型热敏电阻。

在一些可选的实施方式中，所述加热组件为加热电阻。

在一些可选的实施方式中，所述加热组件为康铜丝或钨丝，电阻值为43Ω；所述加热组件的加热电压为2V。

在一些可选的实施方式中，所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针均包括细长的探针主体；所述加热组件沿所述探针主体的长度方向设置。

另一方面，本发明还提供了一种使用所述林木树干正向及反向液流密度测算装置的方法，包括：

将所述传感器的所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针插入待测林木树干部分的边材部位中；

通过所述控制器控制所述加热组件进行至少一次循环间断加热；其中，一次所述循环间断加热的周期包括：时长相等的加热期和冷却期；在每个所述循环间断加热周期内，通过所述控制器控制所述上部探针、所述中部探针和所述下部探针的所述测温组件，在每个所述加热期和所述冷却期的最后一分钟分别采集温度数据，获得：表征所述加热期内所述中部探针与所述上部探针之间温差的中、上温差，表征所述加热期内所述中部探针与所述下部探针之间温差的中、下温差，表征所述冷却期内所述上部探针与所述部中探针之间温差的上、中温差，表征所述下部探针与所述部中探针之间温差的下、中温差；