[发明专利]一种双量程活立木树干含水率测量仪

说明书

本发明是关于一种双量程活立木树干含水率测量仪，其是由检测探针、核心电路、LCD显示屏、按键模块、PT100温度传感器、电源、充电保护模块、稳压模块和微控制器最小系统组成。其特征在于：所述检测探针与核心电路相连接，所述PT100温度传感器与微控制器相连接，组成检测前端部分；所述LCD显示屏、按键模块组成数据实时显示部分；所述微控制器最小系统是数据收集、转换和处理部分。所述电源、充电保护模块和稳压模块组成供电部分。检测前端部分，数据实时显示部分，数据收集、转换和处理部分，供电部分组成完整的双量程活立木树干含水率测量仪。本发明的双量程活立木树干含水率测量仪，检测响应时间短、反应迅速、误差小、精度高，能够快速准确地测量活立木树干的含水率，适合野外环境作业，减轻工作人员的作业负担，提高作业效率。

技术领域

本发明涉及林业调查领域，具体涉及一种双量程活立木树干含水率测量仪。

背景技术

木材含水率是树木生长特性的一个重要的表征指标。水是活立木的重要组成成分，是影响活立木生长发育的一个重要因素，准确测定活立木树干中的水分有助于后续对活立木生长质量的精确调控，提高后期木材开采和利用的质量。在林业调查领域，测量木材含水率的设备大多用于室内木材试件的测量，能够用于野外测量的活立木树干含水率测量仪较少。

国外学者用时域反射法测量活立木树干含水率，但此法在国内不够成熟，没有明确的实验校准公式。该设备探针较长，对活立木的损伤较大，不利于树木后期继续生长，影响树木的品质，对以后木材的加工和利用造成不良影响。除此之外，设备笨重，主要依赖进口，因而设备十分昂贵。国内应用最多的是电阻法，传统的电阻法测量活立木树干含水率只能准确到纤维饱和点及以下，含水率大约为30％，但是活立木树干含水率越少，电阻值越大，在电阻值到达兆欧级别的时候，传统的电阻法检测精度大大下降。

本发明主要解决野外测量不方便问题和传统电阻法检测精度不高的问题，结合传统电阻法以及双量程测量法的优势，开发出一种能快速、精确和高效地测量活立木树干含水率的低成本仪器。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种双量程活立木树干含水率测量仪。该测量仪克服了传统电阻法活立木树干含水率测量仪所存在的一些不足，满足野外环境测量的需求，特别是在活立木树干含水率越少的情况下，测量精度大大提高，是一种能够测量低含水率范围的高精度测量仪器。该设备有两个量程，被测活立木树干电阻在1MΩ及其以下是第一量程，被测立木树干电阻在1MΩ及其以上是第二量程。该设备简便轻巧，很好地适应野外恶劣的环境，易于野外作业，减轻工作人员的作业负担。而本发明所述第二量程的设定极大地改善了仪器测量高电阻、低含水率活立木树干含水率的不准确问题。本发明所述测量仪上的LCD显示屏能够显示测量档位、温度和真实含水率，本发明所述测量仪能够较为准确地测量纤维饱和点及其以下活立木树干的含水率。本发明所述测量仪适用的树种有云杉、白桦、红松、冷杉、水曲柳、椴树等。

本发明所提供的这种双量程活立木树干含水率测量仪，主要包括检测探针、电源、按键模块、LCD显示屏、稳压模块、充电保护模块、PT100温度传感器、多谐振荡电路、单路模拟开关电路和微控制器最小系统等部分，如图1所示。

结合图3所示，检测探针替换核心电路的可变电阻R2，其末端用导线连接于所述核心电路输入端并固定于测量仪上端；核心电路用Altium Designer绘制出PCB，由工厂加工，手工焊接完成，固定于微控制器最小系统电路板下方；所述多谐振荡电路芯片输出口连接微控制器数模采集通道；所述SN74LVC1G66DBVR单路模拟开关电路的引脚4与微控制器控制端口的4引脚相连；按键模块、LCD显示屏等外围模块通过电路分别与微控制器控制端口引脚1、2连接，固定于微控制器最小系统电路板上方；PT100温度传感器直接连接微控制器控制端口的引脚3，固定于微控制器最小系统电路板上方，不超过电路板的轮廓线；电源、充电保护模块和稳压模块依次通过电路连接，并固定于微控制器最小系统电路板上方，所述充电保护模块末端连接于微控制器最小系统。