本技術(shù)涉及林草監(jiān)測，具體地說，涉及一種實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器。

背景技術(shù)：

1、水分含量監(jiān)測方法發(fā)展歷史悠久，針對不同行業(yè)測量水分含量的方法多種多樣。比如農(nóng)業(yè)測量土壤含水的測量方法有稱重法、張力計(jì)法、電阻法、中子儀法、γ-射線法、駐波比法、光學(xué)測量法、頻域反射法等等。

2、國內(nèi)外測定林木含水率的方法大體可分為直接法和間接法兩大類。直接測量方法包括烘干稱重法，烘干稱重法就是將木材的含水率樣品烘至全干來測其含水率的方法，是測量木材含水率的基本方法，也是最常用的方法，它的數(shù)據(jù)精確，但是需要破壞性取樣來測量，并且無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控大自然狀態(tài)下不斷變化的林木水分變化。間接法包括電測法、微波法、光學(xué)法、射線法。電測法測定木材含水率時(shí)，木材含水率28％-5％范圍內(nèi)的測量精度較高，當(dāng)測量的含水率超過28％時(shí)測量誤差較大，同時(shí)在線測量時(shí)，所得含水率必須進(jìn)行換算才能代表木材的實(shí)際含水率。光學(xué)法采用非接觸式測量，只能測量物質(zhì)表面的含水量。射線法具有檢測速度快、檢測范圍大、穿透性好等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速對木材內(nèi)部的分布進(jìn)行無損檢測，但是射線存在輻射危害，且設(shè)備昂貴，不利于推廣應(yīng)用。

3、因此，需要可以實(shí)時(shí)在線測量林木內(nèi)的水分含量變化的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，包括圓柱體變徑外殼，所述圓柱體變徑外殼的前端內(nèi)設(shè)置有套管，所述套管內(nèi)插裝有主控板，所述主控板上具有rs458收發(fā)電路、主控mcu、信號調(diào)制電路和信號解調(diào)電路，所述套管的中部設(shè)置有凹槽，所述套管的兩端各環(huán)繞有一銅環(huán)，兩個(gè)所述銅環(huán)組成一個(gè)電容，所述電容分別與所述信號調(diào)制電路和所述信號解調(diào)電路電性連接，所述信號調(diào)制電路和所述信號解調(diào)電路分別與所述主控mcu電性連接，所述主控mcu與所述rs458收發(fā)電路電性連接，所述rs458收發(fā)電路的輸出端與同軸電纜連接，所述同軸電纜由所述圓柱體變徑外殼的末端伸出于所述圓柱體變徑外殼外，所述圓柱體變徑外殼通體灌封有環(huán)氧樹脂。

3、優(yōu)選地，所述圓柱體變徑外殼的總體長度為155mm，壁厚為1.5mm。

4、優(yōu)選地，所述圓柱體變徑外殼包括設(shè)置在前端的探測段、過渡段和設(shè)置在末端的變徑段，所述探測段的直徑為10mm、長度為125mm，所述過渡段的長度為10mm，所述變徑段的直徑為20mm、長度為10mm。

5、優(yōu)選地，所述銅環(huán)的長度為20mm，所述凹槽的長度為10mm。

6、優(yōu)選地，所述銅環(huán)還連接有一個(gè)熱敏電阻，用來測量周圍溫度。

7、優(yōu)選地，所述圓柱體變徑外殼和所述套管為abs材質(zhì)管。

8、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果：

9、本實(shí)用新型的傳感器通過電鉆打孔后安裝于林木體內(nèi)(包含自然狀態(tài)下活體林木及枯死林木，以及人工制作標(biāo)準(zhǔn)木)，傳感器前端主要由兩個(gè)銅環(huán)組成一個(gè)電容，周圍的木材作為介質(zhì)充當(dāng)電介質(zhì)，電容與信號調(diào)制電路的振蕩器組成一個(gè)調(diào)諧電路，由于電容量與兩級間被測介質(zhì)的介電常數(shù)成正比關(guān)系，當(dāng)介質(zhì)(木材)中的水分增加時(shí)，其介電常數(shù)相應(yīng)增大，測量電容值也隨之上升，導(dǎo)致測量頻率會發(fā)生變化，因此，通過主控mcu控制信號調(diào)制電路，信號調(diào)制電路發(fā)射正弦波到銅環(huán)及信號解調(diào)電路，銅環(huán)端正弦波返回到信號解調(diào)電路，信號解調(diào)電路發(fā)射電壓信號到主控mcu，由主控mcu結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)據(jù)模型和算法測得介質(zhì)的含水量，傳感器末端的rs458收發(fā)電路通過同軸電纜可與傳統(tǒng)的采集器相連，實(shí)現(xiàn)長期在線監(jiān)測林木內(nèi)的水分含量變化。本實(shí)用新型的傳感器利用微波原理fdr頻域反射法，根據(jù)電磁波在木材中傳播頻率變化得到木材含水量，保證數(shù)據(jù)的精確度，并可與傳統(tǒng)的采集器相連，成本低廉，適用于大面積推廣應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，包括圓柱體變徑外殼(1)，所述圓柱體變徑外殼(1)的前端內(nèi)設(shè)置有套管(2)，所述套管(2)內(nèi)插裝有主控板(3)，所述主控板(3)上具有rs458收發(fā)電路(31)、主控mcu(32)、信號調(diào)制電路(33)和信號解調(diào)電路(34)，所述套管(2)的中部設(shè)置有凹槽(21)，所述套管(2)的兩端各環(huán)繞有一銅環(huán)(22)，兩個(gè)所述銅環(huán)(22)組成一個(gè)電容，所述電容分別與所述信號調(diào)制電路(33)和所述信號解調(diào)電路(34)電性連接，所述信號調(diào)制電路(33)和所述信號解調(diào)電路(34)分別與所述主控mcu(32)電性連接，所述主控mcu(32)與所述rs458收發(fā)電路(31)電性連接，所述rs458收發(fā)電路(31)的輸出端與同軸電纜(4)連接，所述同軸電纜(4)由所述圓柱體變徑外殼(1)的末端伸出于所述圓柱體變徑外殼(1)外，所述圓柱體變徑外殼(1)通體灌封有環(huán)氧樹脂。

2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，所述圓柱體變徑外殼(1)的總體長度為155mm，壁厚為1.5mm。

3.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，所述圓柱體變徑外殼(1)包括設(shè)置在前端的探測段(11)、過渡段(12)和設(shè)置在末端的變徑段(13)，所述探測段(11)的直徑為10mm、長度為125mm，所述過渡段(12)的長度為10mm，所述變徑段(13)的直徑為20mm、長度為10mm。

4.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，所述銅環(huán)(22)的長度為20mm，所述凹槽(21)的長度為10mm。

5.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，所述銅環(huán)(22)還連接有一個(gè)熱敏電阻，用來測量周圍溫度。

6.如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，其特征在于，所述圓柱體變徑外殼(1)和所述套管(2)為abs材質(zhì)管。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種實(shí)時(shí)在線測量林木的含水率傳感器，包括圓柱體變徑外殼，圓柱體變徑外殼的前端內(nèi)設(shè)置有套管，套管內(nèi)插裝有主控板，主控板上具有RS458收發(fā)電路、主控MCU、信號調(diào)制電路和信號解調(diào)電路，套管的中部設(shè)置有凹槽，套管的兩端各環(huán)繞有一銅環(huán)，兩個(gè)銅環(huán)組成一個(gè)電容，電容分別與信號調(diào)制電路和信號解調(diào)電路電性連接，信號調(diào)制電路和信號解調(diào)電路分別與主控MCU電性連接，主控MCU與RS458收發(fā)電路電性連接，RS458收發(fā)電路的輸出端通過同軸電纜與傳統(tǒng)的采集器連接。本技術(shù)可安裝于林木體內(nèi)，用于長期在線監(jiān)測林木內(nèi)的水分含量變化，利用微波原理FDR頻域反射法保證數(shù)據(jù)的精確度。

技術(shù)研發(fā)人員：孔旭光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京溪嵐生態(tài)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240416
技術(shù)公布日：2025/1/2