[發(fā)明專利]一種林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811032895.1
• 申請(qǐng)日: 2018-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN109254031B
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勁松;孫圣;施生綿;何春霞;孫守家;黃輝;尹昌君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所
• 主分類號(hào): G01N25/20
• 分類號(hào): G01N25/20;G01K7/22
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

本發(fā)明公開了一種林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置及方法。其測(cè)算裝置，包括：傳感器和控制器；所述傳感器包括沿林木樹干延伸方向由上至下等間距設(shè)置的上部探針、中部探針和下部探針；所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針均設(shè)置有測(cè)溫組件；所述中部探針還設(shè)置有加熱組件；所述控制器用于控制所述測(cè)溫組件采集溫度數(shù)據(jù)，以及控制所述加熱組件進(jìn)行加熱；所述方法包括將探針插入樹干，通過循環(huán)間斷加熱，測(cè)得上部探針、下部探針以及下部探針的溫度差，從而來計(jì)算林木樹干正向及反向液流密度；將本發(fā)明用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)常用的Granier型熱擴(kuò)散式(TDP)技術(shù)，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量林木樹干液流密度精度較低、功耗較高、實(shí)用性較差的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及樹干液流領(lǐng)域，特別是指一種林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置及方法。

背景技術(shù)

樹干液流是林木的一種水分生理生態(tài)指標(biāo)，包括：正向液流和反向液流，既是熱量平衡也是水量平衡的重要組分，也是土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC)水熱傳輸?shù)囊粋€(gè)重要環(huán)節(jié)。與此同時(shí)，樹干液流密度還是計(jì)算單株及林分液流速率的必要參數(shù)，是分析水分傳輸機(jī)理及林木耗水規(guī)律、指導(dǎo)林地水分管理的關(guān)鍵指標(biāo)之一。因而，樹干液流密度測(cè)算技術(shù)一直是樹木生理生態(tài)學(xué)、森林水文學(xué)及林業(yè)氣象學(xué)等相關(guān)學(xué)科共同關(guān)注的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量裝置在測(cè)量時(shí)只能測(cè)量得到向正向液流，而不能得到向反向液流，與此同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量裝置及方法因?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算方式以及其結(jié)構(gòu)缺陷，均使得液流密度測(cè)算精度大大降低，且存在功耗較高、實(shí)用性較差等問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中不能得到向下方向液流并且液流密度測(cè)量精度低的技術(shù)問題。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置，包括：傳感器和控制器；所述傳感器包括沿林木樹干延伸方向由上至下等間距設(shè)置的上部探針、中部探針和下部探針；所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針均設(shè)置有測(cè)溫組件；所述中部探針還設(shè)置有加熱組件；所述控制器用于控制所述測(cè)溫組件采集溫度數(shù)據(jù)，以及控制所述加熱組件進(jìn)行加熱。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針的內(nèi)徑均為1.7mm；所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針的長(zhǎng)度均為10mm-30mm。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針兩兩之間的間距均為40mm。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述測(cè)溫組件為微型熱敏電阻。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述加熱組件為加熱電阻。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述加熱組件為康銅絲或鎢絲，電阻值為43Ω；所述加熱組件的加熱電壓為2V。

在一些可選的實(shí)施方式中，所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針均包括細(xì)長(zhǎng)的探針主體；所述加熱組件沿所述探針主體的長(zhǎng)度方向設(shè)置。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種使用所述林木樹干正向及反向液流密度測(cè)算裝置的方法，包括：

將所述傳感器的所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針插入待測(cè)林木樹干部分的邊材部位中；

通過所述控制器控制所述加熱組件進(jìn)行至少一次循環(huán)間斷加熱；其中，一次所述循環(huán)間斷加熱的周期包括：時(shí)長(zhǎng)相等的加熱期和冷卻期；在每個(gè)所述循環(huán)間斷加熱周期內(nèi)，通過所述控制器控制所述上部探針、所述中部探針和所述下部探針的所述測(cè)溫組件，在每個(gè)所述加熱期和所述冷卻期的最后一分鐘分別采集溫度數(shù)據(jù)，獲得：表征所述加熱期內(nèi)所述中部探針與所述上部探針之間溫差的中、上溫差，表征所述加熱期內(nèi)所述中部探針與所述下部探針之間溫差的中、下溫差，表征所述冷卻期內(nèi)所述上部探針與所述部中探針之間溫差的上、中溫差，表征所述下部探針與所述部中探針之間溫差的下、中溫差；