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原文传递一种树木年轮微损测量装置、方法及系统

专利名称：	一种树木年轮微损测量装置、方法及系统
摘要：	本发明公开一种树木年轮微损测量装置、方法及系统。本发明提供的树木年轮微损测量装置、方法及系统，基于树木早材和晚材密度不同的特点，利用电机驱动钻针钻入木材内部时，遇到密度较小的早材时钻针受到的阻力较小，遇到密度较大的晚材时钻针受到的阻力较大，钻针受到的阻力的交替变化能够反映木材内部年轮的特点，通过带动钻针进行匀速螺旋运动的电机电流的交替变化即可确定待测对象的年轮，对树木基本没有伤害。可见，采用本发明提供的树木年轮微损测量装置、方法及系统，可在微创状态下确定树木的年轮，对树木生长没有伤害，而且装置结构紧凑，重量轻，便携性好，工作效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	中国林业科学研究院资源信息研究所
发明人：	卢军;唐守正;郑一力;赵燕东;姚建峰;潘虹
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-20T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-03T00:00:00+0800
申请号：	CN201910124863.2
公开号：	CN109709153A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	杜阳阳
分类号：	G01N27/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	100000 北京市海淀区东小府2号
主权项：	1.一种树木年轮微损测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：滑动基座、电机、主动齿轮、从动齿轮、减速器、钻针、钻针夹、基座导轨、传动丝杠、处理器、电流传感器和角接触球轴承，其中，所述滑动基座开设有安装孔，所述角接触球轴承设置在所述安装孔内，所述角接触球轴承的内径与所述传动丝杠的外径相匹配，所述从动齿轮开设有与所述传动丝杠匹配的螺纹轴孔，所述钻针设于所述钻针夹；所述滑动基座设于所述基座导轨上，所述电机固定在所述滑动基座上，所述电机与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴通过联轴器与所述钻针夹连接，所述主动齿轮通过所述联轴器与所述减速器的输出轴连接，所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合连接，所述传动丝杠穿过所述螺纹轴孔和所述角接触球轴承；所述电流传感器与所述电机连接，所述电流传感器用于检测电机输出电流，所述处理器与所述电流传感器连接，所述处理器用于根据所述电机输出电流确定待测对象的年轮。 2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述滑动基座包括后滑动基座、中滑动基座、前滑动基座和定位轴，所述后滑动基座、所述中滑动基座和所述前滑动基座均开设有轴孔，所述定位轴依次穿过所述后滑动基座、所述中滑动基座和所述前滑动基座的轴孔将所述后滑动基座、所述中滑动基座和所述前滑动基座固定连接，所述从动齿轮设于所述中滑动基座和所述前滑动基座之间。 3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括钻针导向框和多个钻针支撑板，其中，所述钻针导向框相对的一对侧壁上匹配开设有导向槽，每个所述钻针支撑板开设有与所述钻针外径匹配的钻针通孔，各个所述钻针支撑板的两端分别嵌设于所述导向槽，所述钻针依次穿过各个所述钻针通孔。 4.根据权利要求3所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括前端盖、后端盖和针头套，所述前端盖上对应所述钻针开设有通孔，所述针头套设于所述前端盖，所述针头套用于容纳钻针针头的通孔与所述前端盖上的通孔连通，所述基座导轨固设于所述前端盖和所述后端盖之间，所述传动丝杠设于所述前端盖和所述后端盖之间，且所述传动丝杠平行于所述基座导轨的槽底。 5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括人机交互控制模块和控制按键，所述人机交互控制模块与所述处理器连接，所述控制按键与所述人机交互控制模块连接，所述人机交互控制模块将用户通过控制按键输入的控制指令发送给所述处理器，所述处理器根据所述控制指令控制所述电机正转或者反转，以使所述钻针前进或者后退。 6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置还包括显示屏和光电编码器，所述显示屏与所述人机交互控制模块连接，所述光电编码器与所述电机连接，所述光电编码器用于检测电机转速，所述显示屏用于显示所述电机转速和所述电机输出电流。 7.一种树木年轮微损测量方法，其特征在于，所述测量方法包括：获取电机输出电流，所述电机输出电流为带动钻针匀速螺旋钻入待测对象的电机的输出电流；将所述电机输出电流转换为数字电压信号，并对所述数字电压信号进行傅里叶变换，获得电压频率信号；采用椭圆滤波器对所述电压频率信号进行滤波，获得平滑频率信号；对所述平滑频率信号进行傅里叶逆变换，获得平滑电压信号；根据所述平滑电压信号确定待测对象的年轮。 8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述根据所述平滑电压信号确定待测对象的年轮，具体包括：绘制所述平滑电压信号的变化曲线；根据所述变化曲线的波峰和波谷确定所述待测对象的年轮，其中，所述波峰表征年轮晚材，所述波谷表征年轮早材。 9.一种树木年轮微损测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：电流获取模块，用于获取电机输出电流，所述电机输出电流为带动钻针进行匀速螺旋运动的电机的输出电流；频率信号确定模块，用于将所述电机输出电流转换为数字电压信号，并对所述数字电压信号进行傅里叶变换，获得电压频率信号；滤波模块，用于采用椭圆滤波器对所述电压频率信号进行滤波，获得平滑频率信号；逆变换模块，用于对所述平滑频率信号进行傅里叶逆变换，获得平滑电压信号；年轮确定模块，用于根据所述平滑电压信号确定待测对象的年轮。
所属类别：	发明专利