[发明专利]活立木木材密度测量方法及装置

说明书

本发明公开了一种活立木木材密度测量方法及装置，涉及测量技术领域。其中方法包括：测量活立木的距离地面第一高度处的待测部位的直径；在空气中相隔第一距离发射与接收预设频率范围的微波，测量不同频率时发射微波信号与第一接收微波信号的第一比值；在空气中于第一高度处发射微波使得微波穿透活立木的待测部位，并且在与微波的发射位置相隔第一距离处接收微波，测量不同频率时发射微波信号与第二接收微波信号的第二比值；根据第一比值、第二比值和直径，计算活立木的介电常数和衰减常数；确定活立木的木材密度与介电常数和衰减常数的关系式，并根据关系式计算活立木的木材密度。本申请实施例的测量方法提高了木材密度的测量准确性。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种活立木木材密度测量方法及装置。

背景技术

木材密度是活立木重要的物理性质，与活立木力学性质如弹性模量、抗弯曲性和抗压性以及木材利用有着密切的关系。它是评价木材质量、等级、强度等特性的一个重要指标，是研究活立木标志性利用与活立木培育相关性的常用指标，还是生态系统研究中生物量测定的基础量。

相关技术中，部分研究者采样活立木后，分别测定样品的体积和质量，利用质量和体积之比求得活立木的木材密度。部分研究者采样活立木后，将测定样品粉碎成木粉后利用傅立叶变换光谱仪扫描和采集近红外光谱，利用已获得的快速测定模型可测出样木相应的木材基本密度或生材密度。传统的称重法虽然原理简单、易于实践、估测结果精度高，但是需要按照标准采样，制作标准体积的试件，劳动强度大、花费时间长，而且需要直接在原材料上取试样，测量时间长，不利于现场检测。而对于近红外光谱测量法，树木不同切面试样的近红外光谱有较大的差异，对预测精度有较大影响，另外，试样厚度也对预测精度有影响，造成了木材密度测量误差较大。

部分研究者采用Pilodyn方法对活立木的木材密度进行了检测研究，该方法工作原理是：以预先设定好的能量，将具有一定直径的探针射入到活立木内部，根据钢针射入深度与木材性质之间的相关性，来预测活立木的木材密度。该方法具有快速测定和对活立木损伤较小等优点，但存在的不足是，探针的射入深度有限，对于直径较大的活立木，探针仅停留在活立木边材部位，因而对于活立木的外侧密度具有较好预测效果，而对活立木整个径向的密度预测并不理想。另外，树皮对测试具有较大的影响，有时需要剥去树皮进行测试才能得到比较理想的结果，这样则会对活立木带来新的创伤。

发明内容

为了克服相关技术中存在的活立木木材密度测量方法耗时、对活立木有损伤和木材密度测量误差大的问题，本发明实施例提供了一种活立木木材密度测量方法和装置，降低了测量活立木的木材密度的耗时和对活立木的损伤，提高了对活立木整个径向的密度测量范围进而提高了测得的木材密度的准确性。

根据本发明的一方面，提供一种活立木木材密度测量方法，包括：

测量活立木的距离地面第一高度处的待测部位的直径；

在空气中相隔大于所述直径的第一距离发射与接收预设频率范围的微波，测量不同频率时发射微波信号与第一接收微波信号的第一比值；

在空气中于所述第一高度处发射所述微波使得所述微波穿透所述活立木的所述待测部位，并且在与所述微波的发射位置相隔所述第一距离处接收所述微波，测量不同频率时所述发射微波信号与第二接收微波信号的第二比值；

根据所述第一比值、所述第二比值和所述直径，计算所述活立木的介电常数和衰减常数；

确定所述活立木的木材密度与所述介电常数和衰减常数的关系式，并根据所述关系式计算所述活立木的所述木材密度。

可选地，所述测量方法还包括：

在所述活立木的所述待测部位的不同方向多次测量所述第二比值；

根据所述第一比值、多次测量的所述第二比值和所述直径，分别计算不同方向的所述活立木的所述待测部位的介电常数和衰减常数；