[发明专利]一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪

说明书

本发明公开一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头和同轴电缆，所述TDR测试探头的左端安装有同轴电缆，所述同轴电缆的底端设置在机体的顶端，所述同轴电缆的右侧且位于机体的顶端中部设置有红外探测器，所述机体的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏，所述液晶显示屏的下侧设置有按键，采用基于频差法的等效采样电路来提高采样率，从而提高系统的含水率测量精度，接着将脉冲发射电路、脉冲接收电路、数据处理与控制电路、开关电源电路、传输电缆和测试探针集成为一体，做成手持便携式仪器，最后是采用红外测温技术，精准测量活立木表皮温度，对含水率反演模型进行温度校准，消除温度对测量结果的影响。

技术领域

本发明属于含水率测量仪相关技术领域，具体涉及一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪。

背景技术

水是影响活立木生长发育的一个重要因素，与活立木的生长质量密切相关。多年来，木材含水率测量一直是各国研究人员努力探索的研究课题。关于木材含水率的测量方法主要有烘干称重法、温度降法、图像分析法、光谱分析法、电阻法、超声波法、树干直径解译法、时域反射法、驻波率法、微波法和电容法。

现有的含水率测量仪技术存在以下问题：现有的活立木含水率主要是通过烘干称重法、温度降法、光谱分析法、超声波法、微波法无法用于对活立木含水率的测量，其余方法可用于活立木含水率的测量，但是图像分析法设备笨重，对操作员有一定的辐射安全性问题，电阻法仅用于纤维饱和点以下的含水率测量，树干直径解译法缺乏一定的实时性，驻波率法和电容法受外界环境影响较大，精度存在一定的欠缺，而国外现有的TDR含水率测量仪需要时域反射仪主机、数据采集卡、TDR探头、上位机、电缆通讯模块等，造价昂贵，现场实验不便，对活立木含水率的研究常用土壤含水率TDR测量仪，没有专用的活立木含水率TDR测量仪，而土壤含水率测量仪的探针较长，对树木损伤较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，以解决上述背景技术中提出的造价昂贵、现场实验不便和对树木损伤较大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于时域反射法的便携式活立木含水率测量仪，包括TDR测试探头和同轴电缆，所述TDR测试探头的左端安装有同轴电缆，所述同轴电缆的底端设置在机体的顶端，所述同轴电缆的右侧且位于机体的顶端中部设置有红外探测器，所述机体的后端且靠近顶端位置处设置有液晶显示屏，所述液晶显示屏的下侧设置有按键，所述按键的下侧设置有旋钮。

优选的，所述机体内部包括充电电池、开关电源电路、键值识别模块、波形和结果显示模块、数据处理与控制电路、脉冲发射电路和脉冲接收电路，且脉冲发射电路和脉冲接收电路分别与TDR测试探头电性连接；脉冲发射电路产生一个超快上升沿的周期方波，沿着射频通道一路传输到脉冲接收电路，另一路经过同轴电缆后传输到TDR测试探头，工作时TDR测试探头的探针插入活立木树干的边材中，根据传输线理论，射频电路阻抗不匹配处会发生反射，因此该周期方波在同轴电缆与TDR测试探头连接处会发生第一次反射，在TDR测试探头的探针尾端与活立木边材接触处发生第二次反射，两次反射的反射波由原来的射频通道传输回脉冲接收电路，两次反射的反射波与发射时的周期方波叠加就形成了周期性的阶梯状波形，由脉冲接收电路采集后送入数据处理与控制电路进行处理，计算出两次反射波之间的时间差，该时间差与活立木边材中含水率有一定的函数关系，经数据处理与控制电路处理后可以计算出含水率，并驱动液晶显示屏显示出实时波形和与含水率相关的数据；