容栅技术的电子树皮测量仪的设计与精度分析.pdf

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1、容栅技术的电子树皮测量仪的设计与精度分析蔡维，等容栅技术的电子树皮测量仪的设计与精度分析DesignOftheElectrOnicTreeBarkMeasuringInstrumentBaSedOnCapacitiVeGridTechnOIOgyandAnalysisOnACCuraCy罄维吏铝勇旅蒸李朋伟朱采起(海南大学机电工程学院，海南海口570228)摘要：树皮厚度能够预测病虫危害、林木生长和遗传变异，是一个极其重要的参数。在对树皮厚度的自动测量技术进行研究的基础上。设计了一套“容栅式”树皮厚度测量仪。通过对马占相思、非洲楝、面包树

2、的树皮厚度测量试验，得到相应的标准偏差、变异系数，且效率提高了17～19倍。研究结果表明，该电子树皮测量仪具有精密度高、稳定性好、效率高的特点，其将在我国生态仪器中树皮厚度测量领域起着开拓作用。关键词：容栅技术树皮厚度测量精度生态仪器传感器中图分类号：7I乾73文献标志码：AAbs”孔t：Pestdamage，forestgmwthandgeneticvariationcanbepredictedbymeasLuingtIlet11icknessoftreebark，so山etllickness0ftreebarkisex仃emelyim

3、portaJltparameter．TheautomatictllicknessmeasIlringtecllnologyfortIeeba止isresearched-andtllecapacitiVegridtypetreebarktIlicknessmeas血nginstnlmentisdesigned．ThmughtlletllicknessmeasuringtestsforAcaciaMangi岫-A伍canneemandbreadfhit，tllestandarddeviationsandt

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7、s：C印acitive酬dtechnology7IhebarkthicknessMeasurementaccumcyEcologicalinstmmentsensor0引言树皮对树的生长有着直接的影响作用，因此对树皮及树皮厚度的研究在科研领域中有着不可忽视的影响意义和实用价值⋯。研究表明，树皮厚度不仅能够预测病虫危害、树木生长和遗传变异，而且也能够评估树皮中经济成分的含量[2西]。国内对树皮厚度的测量仍然处于传统手工卡尺测量阶段，该测量方法不仅效率低、误差大．且对树皮损伤大。在国外由瑞典研制了唯一一款机械式树皮厚度测量器。该测量器为机械式

8、读数，量程在o．50mm，价格昂贵、机械读数慢、效率低，同时读数存在主观误差，因此推广受到极大的限制。容栅传感器是一种新型的位移电容传感器[7‘8]，具有体积小、抗干扰能力强、造价低、耗电少等特点[9。0；。基于以上背景，本文设计了一套高精密度、高效率、低成本的电子测量仪。国家级大学生创新训练计划基金资助项目(编号：201210589012)；海南省自然科学基金资助项目(编号：513137)；海南大学科研启动金资助项目(编号：kyqdl313)修改稿收到日期：2014一02—06。第一作者蔡维(1991一)，男，2014年毕业于海南大学机

9、械设计制造及其自动化专业。获学士学位；主要从事机械制造及其自动化。《自动化仪表》第35卷第9期2014年9月1树皮测量仪的原理容栅位移传感器可分为两类：长容栅位移传感器和圆容栅角位移传感器¨2‘13

10、。本设计所涉及的是长容栅位移传感器及其原理。其测量电路原理如图1所示。髀H分瓣H龌教岗熬H菇公英制I建兰一控制及置零l功能选4鉴相工计数卫寄存工运算译码ll婆祟图1测量电路原理图F唔．1Schematicdia铲amofthemeaLsurementcircuit在一定的条件下，电容变化量的大小与耦合面积变化量成正比[113．即：△c=字(1

11、)式中：△C为电容变化量；厶为耦合面积变化量；8为介电87容栅技术的电子树皮测量仪的设计与精度分析蔡维。等常数；d为容栅位移传感器与电容两极板之间的间隙。2测量仪的设计与分析2．1总体设计电子