[发明专利]一种树木年轮的空气耦合式超声波检测方法及装置

权利要求书

1.一种树木年轮的空气耦合式超声波检测方法，其特征在于包括以下基本步骤：

第一步、将待测树木圆盘放置在超声波发射探头和超声波接收探头之间，并调整超声波发射探头，使超声波束的焦点位于待测树木圆盘的中心；

第二步、控制待测树木圆盘按预定的步幅步进移动，并由超声波接收探头接收超声波发射探头发射的超声波信号；

第三步、根据接收到的超声波信号幅度判断是否已超出待测树木圆盘边界，如否则反馈第二步，如是则进行下一步；

第四步、以接收到的超声波信号一个完整的峰-谷-峰变化过程对应一个年轮，统计出待测树木圆盘的年轮数。

2.根据权利要求1所述树木年轮的空气耦合式超声波检测方法，其特征在于：还包括第五步，计算平均年轮宽度和晚材率。

3.根据权利要求1或2所述树木年轮的空气耦合式超声波检测方法，其特征在于：所述超声波发射探头发出的超声波信号为带汉明窗的Chirp脉冲信号，所述Chirp脉冲信号                                                表达式为：

式中，是信号持续时间，单位微秒；是起始频率，单位千赫；是带宽，单位兆赫；是时间变量，单位微秒。

4.根据权利要求3所述树木年轮的空气耦合式超声波检测方法，其特征在于：所述第三步中，工控机将所述脉冲信号进行脉冲压缩运算后再进行比较。

5.根据权利要求4所述树木年轮的空气耦合式超声波检测方法，其特征在于：所述脉冲压缩运算按下式进行

式中，是压缩后脉冲信号幅度，是发射的脉冲信号的频谱；是接收到的超声波脉冲信号频谱的共轭；为傅里叶逆变换；为复数的实部。

6.实现权利要求1所述树木年轮的空气耦合式超声波检测方法的检测装置，其特征在于：包括工控机；

所述工控机通过信号发生器控制的发射探头，用以受控向树木圆盘发射超声波信号；

所述发射探头相对位置安置的接收探头，用以接收超声波发射探头发射的超声波信号；

所述工控机通过驱动电路控制的步进直线滑台，所述直线滑台位于所述发射探头和接收探头之间，用以安置树木圆盘并带动其按预定步幅步进；

所述接收探头通过前置放大器和数据采集卡接工控机的检测信号接收端，用以将接收到的超声波信号放大并转换为幅度数字信号后传输给工控机记录存储，并由工控机根据接收到的超声波信号幅度数字信号判断是否已超出待测树木圆盘边界，如否则控制继续检测，如是则以一个完整的峰-谷-峰变化过程对应一个年轮，统计出待测树木圆盘的年轮数。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于：所述信号发生器由用以与工控机通讯连接的USB接口电路、用以生成带汉明窗Chirp脉冲信号的信号发生电路、用以将生成信号放大输出的功率放大电路构成。