[发明专利]一种基于等效电源内阻的树干含水率测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于等效电源内阻的树干含水率测量方法，包括以下步骤：步骤1、在树干上沿轴向选取两点并分别布设金属电极a和金属电极b；步骤2、计算步骤1中金属电极a、金属电极b和树干构成的电源的内阻；步骤3、通过树干含水率与电源内阻之间的关系模型MC＝f(R_i)计算树干含水率。本发明不需要构建复杂的测量电路，测量方法简单、测量成本低。

技术领域

本发明属于林业科学技术领域，涉及树干含水率测量方法，尤其是一种基于等效电源内阻的树干含水率测量方法及装置。

背景技术

树干含水率是表征活立木水分调节、利用的重要生理参数之一，在造林设计、生态分析及林木生理研究等多个领域中广泛应用。特别是一些针对活立木个体的研究，需要在自然生长状态下对活立木树干含水率进行实时测定。此外，一些植物电生理学研究需要同时监测生物电信号和树干含水率，要求含水率的测量过程不能注入电磁信号，以避免对生物电信号测量造成干扰。

目前，测量树干含水率的方法主要有称重法、核磁共振法、层析成像法、介电常数法和电阻法。称重法又称为烘干法，需对树干木材进行取样，并测量样本鲜重和烘干后的样本干重，进而计算树干含水率。该方法准确性高，但不能实时在线测量；核磁共振法和层析成像法技术成本高，且不便于长期野外应用。

介电常数法和电阻法应用广泛，但均需向树干内部注入电磁激励信号。介电常数法通过发射高频电磁波并分析反射波特性，测量树干介电常数，进而计算树干含水率；电阻法需通入直流电压信号，利用电桥测量树干电阻率或电导率，并推算树干含水率。外部激励信号的引入会影响生物电位的测量，不能满足植物电生理学研究的需要；同时会增加测量电路的复杂度和系统功耗、成本；此外，激励信号会改变被测对象的温度和电荷分布，对测量结果造成潜在影响，也对树干造成一定损伤。因此，如何研发出一种低成本、无电磁激励信号、实时的树干含水率测量方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、测量成本低、无电磁激励信号且能够实现实时测量的基于等效电源内阻的树干含水率测量方法及装置。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于等效电源内阻的树干含水率测量方法，包括以下步骤：

步骤1、在树干上沿轴向选取两点并分别布设金属电极a和金属电极b；

步骤2、计算步骤1中金属电极a、金属电极b和树干构成的电源的内阻；

步骤3、通过树干含水率与电源内阻之间的关系模型MC＝f(R_i)计算树干含水率；

其中，MC是树干含水率，R_i是电源内阻，函数f(R_i)的表达式由树种和待测组织确定。

而且，所述步骤1的具体方法为：将金属电极a和金属电极b的前端布设至树干待测组织，去除电极周围的非待测组织，并在金属电极a和金属电极b的末端覆盖绝缘材料。

而且，所述步骤1的金属电极a和金属电极b分别为锥形不锈钢电极和锥形铜电极；所述金属电极a和金属电极b两电极布设点之间的距离为8-12cm。

而且，所述步骤2的具体方法为：

测量步骤1的金属电极a和金属电极b两电极之间的开路电压，然后在两电极之间跨接电阻并测量电阻两端的电压，计算电极a、电极b和树干构成的电源的内阻。

一种基于等效电源内阻的树干含水率测量方法，包括以下步骤：

步骤1、建立树干含水率与电源内阻之间的关系模型MC＝f(R_i)；