一种用于自动监测树干表面CO2通量的气室论文和设计-郑云普

全文摘要

本实用新型公开了一种用于自动监测树干表面CO2通量的气室，涉及CO2通量测试领域。该气室包括监测气室，固定在树干表面；还包括活动支架，与监测气室同侧固定在树干表面，包括水平轴，水平轴上套设有水平套筒，水平套筒上固定有竖直套筒，竖直套筒内部插设有竖直轴，水平套筒和竖直套筒上均穿设有若干锁紧螺栓；还包括气室密封装置，包括伸缩机构，伸缩机构上连接有传动电机，传动电机连接有控制器，伸缩机构靠近监测气室的一端有与其平行的连接杆，连接杆的另一端连接密封板，密封板上开设有进气孔和出气孔。该气室能够自动完成在线监测树干表面CO2通量的任务，能够长时间的循环作业并保证测量数据准确。

主设计要求

1.一种用于自动监测树干表面CO2通量的气室，其特征在于，包括：监测气室(1)，固定在树干(10)表面，所述监测气室(1)上开设有连接开口(11)，所述连接开口(11)朝向树干(10)外侧设置；调节支架(2)，与监测气室(1)同侧设置，包括垂直于树干(10)的水平轴(21)，所述水平轴(21)的一端固定在树干(10)上，另一端向外延伸，所述水平轴(21)上套设有水平套筒(22)，所述水平套筒(22)上固定有与其垂直且并朝向监测气室(1)方向设置的竖直套筒(23)，所述竖直套筒(23)内部插设有竖直轴(24)，所述水平套筒(22)和竖直套筒(23)的侧壁上均穿设有若干锁紧螺栓(25)；气室密封装置(3)，固定于竖直轴(24)靠近监测气室(1)的一端，包括垂直于竖直轴(24)并朝向监测气室(1)设置的伸缩机构(30)，所述伸缩机构(30)上连接有驱动电机(31)，所述驱动电机(31)的控制输入端连接有控制器，所述伸缩机构(30)靠近监测气室(1)的一端铰接有与其平行的连接杆(32)，所述连接杆(32)的另一端固定有密封板(33)，所述密封板(33)能够与监测气室(1)的侧壁贴合实现对连接开口(11)的密封，所述密封板(33)上开设有与监测气室(1)连通的进气孔(331)和出气孔(332)。

设计方案

1.一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，包括：}

监测气室(1)，固定在树干(10)表面，所述监测气室(1)上开设有连接开口(11)，所述连接开口(11)朝向树干(10)外侧设置；

调节支架(2)，与监测气室(1)同侧设置，包括垂直于树干(10)的水平轴(21)，所述水平轴(21)的一端固定在树干(10)上，另一端向外延伸，所述水平轴(21)上套设有水平套筒(22)，所述水平套筒(22)上固定有与其垂直且并朝向监测气室(1)方向设置的竖直套筒(23)，所述竖直套筒(23)内部插设有竖直轴(24)，所述水平套筒(22)和竖直套筒(23)的侧壁上均穿设有若干锁紧螺栓(25)；

气室密封装置(3)，固定于竖直轴(24)靠近监测气室(1)的一端，包括垂直于竖直轴(24)并朝向监测气室(1)设置的伸缩机构(30)，所述伸缩机构(30)上连接有驱动电机(31)，所述驱动电机(31)的控制输入端连接有控制器，所述伸缩机构(30)靠近监测气室(1)的一端铰接有与其平行的连接杆(32)，所述连接杆(32)的另一端固定有密封板(33)，所述密封板(33)能够与监测气室(1)的侧壁贴合实现对连接开口(11)的密封，所述密封板(33)上开设有与监测气室(1)连通的进气孔(331)和出气孔(332)。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述伸缩机构(30)包括固定侧壁(300)，所述驱动电机(31)的电机轴穿过固定侧壁(300)并利用轴承与其可转动连接，所述电机轴与连接杆(32)垂直，所述电机轴的穿入端同轴固定有传动圆盘(301)，所述传动圆盘(301)上固定有传动凸起(3010)，所述传动圆盘(301)于传动凸起(3010)的一侧设有与其平行的伸缩板(302)，所述伸缩板(302)与连接杆(32)铰接，所述伸缩板(302)的中部开设有与连接杆(32)垂直的第一条形孔(3021)，所述第一条形孔(3021)的两侧对称开设有与连接杆(32)平行且共线的第二条形孔(3022)，所述电机轴的两侧对称设有与其平行的限位轴(303)，所述限位轴(303)的两端固定在固定侧壁(300)上，其中，所述传动凸起(3010)穿设于第一条形孔(3021)中并能够在其内部沿长度方向滑动，所述限位轴(303)分别穿设于第二条形孔(3022)中并能够沿其长度方向滑动。}

3.根据权利要求2所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述传动凸起(3010)位于传动圆盘(301)靠近外缘处。}

4.根据权利要求2所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述传动圆盘(301)的直径小于或等于第二条形孔(3022)的长度。}

5.根据权利要求2所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述限位轴(303)到电机轴的距离大于或等于传动圆盘(301)的半径与第一条形孔(3021)到第二条形孔(3022)之间的垂直距离的总和。}

6.根据权利要求1所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述连接杆(32)与密封板(33)的连接处固定有万向接头(34)。}

7.根据权利要求1所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述密封板(33)的贴合面四周固定有密封胶条(330)。}

8.根据权利要求1所述的一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，所述监测气室(1)与树干(10)之间采用硅胶密封连接。}

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及CO_{2<\/sub>通量测试领域，尤其涉及一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室。}}

背景技术

森林自养呼吸是陆地生态系统碳循环过程的重要组成部分，作为森林生态系统碳循环过程的重要组成部分，树干表面CO_{2<\/sub>通量约占整个森林生态系统自养呼吸的12～42％，且森林生态系统树干表面CO_{2<\/sub>通量及其温度敏感性的改变还可能在一定程度上对气候变暖产生反馈作用。因此，探讨树干表面CO_{2<\/sub>通量及其温度敏感性的影响机理有助于准确解析森林生态系统碳固定对于全球变暖进程产生影响的正、负效应。}}}

目前，对于树干呼吸的直接测定还很难实现，但由于通过液流等方式被带走的CO_{2<\/sub>占整个树干呼吸的比例很小，大多数的研究直接把测得的树干表面CO_{2<\/sub>通量近似作为树干呼吸。}}

就现有能够实现测量树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室中，需要大量人工来完成相应的循环测量任务，测量误差较大，尤其是长时间不间断的测量，对人的精力和体力也是一种考验，不仅费时费力，而且效率低下，测量数据不准确。}

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够自动完成在线监测，循环测量CO_{2<\/sub>通量的任务，并且能够长时间作业并保证测量数据准确的用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室。}}

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种用于自动监测树干表面CO_{2<\/sub>通量的气室，其特征在于，包括：}

监测气室，固定在树干表面，所述监测气室上开设有连接开口，所述连接开口朝向树干外侧设置。

活动支架，与监测气室同侧设置，包括垂直于树干的水平轴，所述水平轴的一端固定在树干上，另一端向外延伸，所述水平轴上套设有水平套筒，所述水平套筒上固定有与其垂直且朝向监测气室方向设置的竖直套筒，所述竖直套筒内部插设有竖直轴，所述水平套筒和竖直套筒上均穿设有若干锁紧螺栓。

气室密封装置，固定于竖直轴靠近监测气室的一端，包括垂直于竖直轴并朝向监测气室设置的伸缩机构，所述伸缩机构上连接有传动电机，所述传动电机的控制输入端连接有控制器，所述伸缩机构靠近监测气室的一端铰接有与其平行的连接杆，所述连接杆的另一端固定有密封板，所述密封板能够与监测气室的侧壁贴合实现对连接开口的密封，所述密封板上开设有与监测气室连通的进气孔和出气孔。

进一步的技术方案在于，所述伸缩机构包括固定侧壁，所述传动电机的电机轴穿过固定侧壁并利用轴承与其可转动连接，所述电机轴与连接杆垂直，所述电机轴的穿入端同轴固定有传动圆盘，所述传动圆盘上固定有传动凸起，所述传动圆盘于传动凸起的一侧设有与其平行的伸缩板，所述伸缩板与连接杆铰接，所述伸缩板的中部开设有与连接杆垂直的第一条形孔，所述第一条形孔的两侧对称开设有与连接杆平行且共线的第二条形孔，所述电机轴的两侧对称设有与其平行的限位轴，所述限位轴的两端固定在固定侧壁上，其中，所述传动凸起穿设于第一条形孔中并能够在其内部沿长度方向滑动，所述限位轴分别穿设于第二条形孔中并能够沿其长度方向滑动。

进一步的技术方案在于，所述传动凸起位于传动圆盘靠近外缘处。

进一步的技术方案在于，所述传动圆盘的直径小于或等于第二条形孔的长度。

进一步的技术方案在于，所述限位轴到电机轴的距离大于或等于传动圆盘的半径与第一条形孔到第二条形孔之间的垂直距离的总和。

进一步的技术方案在于，所述连接杆与密封板的连接处固定有万向接头。

进一步的技术方案在于，所述密封板的贴合面四周固定有密封胶条。

进一步的技术方案在于，所述监测气室与树干之间采用硅胶密封连接。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该气室能够通过控制器控制驱动电机带动伸缩机构以设定的监测周期运转，从而带动密封板自动的开启和闭合监测气室，保证每次检测时气室的密封性均衡且良好，避免了人工定期监测时，由于人工操作的时间不准确或者力度不均匀等造成气室密封效果不同，气室的密闭性得不到有效的保障，从而产生实验误差。

并且，该气室脱离了人工操作转为机械控制，能够进行长时间的测量作业，既节省了人力，又避免了长时间测量时人会产生疲劳从而导致实验数据的不准确。

同时，调节支架能够调节自身长度，从而使密封板完全匹配监测气室，保证了气室的密封性，并利用伸缩机构控制监测气室的开启和闭合，能够保证每次的开合时间和力度操作均一致，又保证了实验环境的一致性，减少了实验误差。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型的轴测结构示意图；

图4是本实用新型气室闭合状态的结构示意图；

图5是本实用新型所述伸缩机构的收缩结构示意图；

图6是本实用新型所述伸缩机构的伸出结构示意图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的仅仅实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图4所示，一种用于自动监测树干10表面CO_{2<\/sub>通量的气室，包括：监测气室1、调节支架2和气室密封装置3，其中，监测气室1固定在树干10表面，所述监测气室1上开设有连接开口11，所述连接开口11朝向树干10外侧设置。}

调节支架2与监测气室1同侧设置，包括垂直于树干10固定的水平轴21，所述水平轴21的一端固定在树干10上，另一端向外延伸，所述水平轴21上套设有水平套筒22，所述水平套筒22上固定有与其垂直且朝向监测气室1方向设置的竖直套筒23，所述竖直套筒23内部插设有竖直轴24，所述水平套筒22和竖直套筒23上均穿设有若干锁紧螺栓25。

气室密封装置3固定于竖直轴24靠近监测气室1的一端，包括垂直于竖直轴24并朝向监测气室1设置的伸缩机构30，所述伸缩机构30上连接有驱动电机31，所述驱动电机31的控制输入端连接有控制器，所述伸缩机构30靠近监测气室1的一端铰接有与其平行的连接杆32，所述连接杆32的另一端固定有密封板33，所述密封板33能够与监测气室1的侧壁贴合实现对连接开口11的密封，所述密封板33上开设有与监测气室1连通的进气孔331和出气孔332。

该气室在使用时，首先将监测气室1固定在树干10上，连接开口11朝向树干10外侧。接着将调节支架2固定在监测气室1的同侧，即保证水平轴21的固定端与监测气室1在树干10上的位置上下竖直对齐。旋松锁紧螺栓25，使水平套筒22能够带动竖直套筒23在水平轴21上左右滑动，竖直轴24能够带动伸缩机构30在竖直套筒23内上下滑动，从而最终能够调节伸缩机构30中密封板33的位置，使密封板33能够在只做左右运动的情况下与监测气室1的连接开口11完全密封匹配，最后旋紧锁紧螺栓25，将伸缩机构30的位置锁紧固定。

调整完成密封板33的位置之后，就能够开始进行CO_{2<\/sub>通量的测量实验，根据实验需求确定测量周期，将设置好的周期程序输入控制器，控制器通过电脉冲信号控制驱动电机31按照设定的周期旋转，从而带动伸缩机构30推出密封板33使监测气室1完全闭合或者拉开密封板33使监测气室1打开，监测气室1的一次启闭为一个周期。密封板33上的进气孔331和出气孔332分别连接测量仪器的进气管和出气管。测量开始时，将测量仪器和线组轴4、驱动电机31等元器件连接，从而控制器控制驱动电机31旋转带动伸缩机构30推动密封板33朝向监测气室1运动，当监测气室1完全闭合时，驱动电机31停止转动，测量仪器开始通过出气孔332吸出气室内的气体，把气体传送到实验仪器中分析，同时通过进气孔331调节监测气室1内的气压。一个周期完成后，控制器控制驱动电机31反向旋转，从而带动伸缩机构30拉动密封板33远离监测气室1复位，即完成一个测量周期。如此循环往复，实现树干表面CO_{2<\/sub>通量的长时间不间断的监测。}}

该气室能够通过控制器控制驱动电机31带动伸缩机构30以设定的监测周期运转，从而带动密封板33自动的开启和闭合监测气室1，保证每次检测时气室的密封性均衡且良好，避免了人工定期监测时，由于人工操作的时间不准确或者力度不均匀等造成气室密封效果不同，从而产生实验误差。并且，该气室脱离了人工操作转为机械控制，能够进行长时间的测量作业，既节省了人力，又避免了长时间测量时人会产生疲劳从而导致实验数据的不准确。同时，调节支架2能够调节自身长度，从而使密封板33完全匹配监测气室，保证了气室的密封性，并利用伸缩机构30控制监测气室1的开启和闭合，能够保证每次的开合时间和力度操作均一致，又保证了实验环境的一致性，减少了实验误差。

如图5～图6所示，伸缩机构30包括固定侧壁300，驱动电机31的电机轴穿过固定侧壁300并利用轴承与其可转动连接，所述电机轴与连接杆32垂直，所述电机轴的穿入端同轴固定有传动圆盘301，所述传动圆盘301上固定有传动凸起3010，所述传动圆盘301于传动凸起3010的一侧设有与其平行的伸缩板302，所述伸缩板302与连接杆32铰接，所述伸缩板302的中部开设有与连接杆32垂直的第一条形孔3021，所述第一条形孔3021的两侧对称开设有与连接杆32平行且共线的第二条形孔3022，所述电机轴的两侧对称设有与其平行的限位轴303，所述限位轴303的两端固定在固定侧壁300上，其中，所述传动凸起3010穿设于第一条形孔3021中并能够在其内部沿长度方向滑动，所述限位轴303分别穿设于第二条形孔3022中并能够沿其长度方向滑动。

当驱动电机31的电机轴转动时会带动传动圆盘301同步旋转，从而带动传动凸起3010随之旋转，由于传动凸起3010穿设于第一条形孔3021中，因此会在沿第一条形孔3021长度方向滑动的同时，对第一条形孔3021产生向两侧的推动力，并且随着传动凸起3010旋转，当其旋转至左半侧时，产生向左的推力，旋转至右半侧时产生向右的推力。当其向左推动时，会带动整个伸缩板302向左移动，由于第二条形孔3022中穿设有限位轴303，所以伸缩板302只能做向左的水平运动，从而带动右侧的连接杆32向左运动，反之，当其向右推动时，会带动连接杆32向右运动，以此来完成对连接杆32的拉开和推出，从而带动密封板33开启和闭合监测气室1，并且，驱动电机31旋转一周正好完成一次监测气室1的开闭，有利于对监测周期的灵活控制。

在对伸缩机构30进行设置时，将传动凸起3010固定在传动圆盘301靠近外缘处。因为连接杆32的运动距离即为传动凸起3010的旋转直径，因此将传动凸起3010固定在传动圆盘301靠近外缘处，使旋转直径增大，从而增大了连接杆32的运动范围，能够适应更多的监测情况。

同理，传动圆盘301的直径小于或等于第二条形孔3022的长度，限位轴303到电机轴的距离大于或等于传动圆盘301的半径与第一条形孔3021到第二条形孔3022之间的垂直距离的总和。在传动凸起3010运动时左右的移动距离最大为传动圆盘301的直径，而限位轴303在第二条形孔3022中的位置变化距离与之一致，为了满足限位轴303的位置变化需求，因此传动圆盘301的直径小于或等于第二条形孔3022的长度。而为了保证限位轴303不会对运动造成阻挡，应当满足传动凸起3010运动到左右极限之前的状态时，两个限位轴303均不会接触第二条形孔3022的两端，即限位轴303到电机轴的距离大于或等于传动圆盘301的半径与第一条形孔3021到第二条形孔3022之间的垂直距离的总和。

由于树干10表面并不圆滑，并且大多数的树干10与水平地面并非完全垂直，因此在安装监测气室1时，并不能保证监测气室1的水平和竖直程度，此时，通过调节支架2将密封板33和监测气室1的连接开口11对齐会十分的繁琐，浪费大量的人力物力，还不会保证良好的密封性。因此，在连接杆32与密封板33的连接处固定了万向接头34。利用万向接头34能够任意的调节密封板33的角度，此时只要将调节支架2的方向放置好，再利用万向接头34调准对齐即可。操作简单，并且万向接头34的灵活性很高，能保证密封板33和连接开口11完全吻合，保证了测量气室1的密闭性。

另外，在密封板33的贴合面四周固定有密封胶条330，当密封板33与连接开口11闭合时能够完全扣合在监测气室1上，进一步保证了监测气室1的密封性。

并且，监测气室1也采用硅胶密封和连接，硅胶能够对监测气室1四周侧壁的粘接处起到密封的作用，进一步保证了监测气室1的密闭性，保证了实验数据的准确。同时，用硅胶固定在待测树干表面，硅胶密封胶粘接后为软性材质，能够任意调节粘接形状完全贴合树干10表面，使监测气室1与树干10固定，不会因为树干10表面的不平整而造成固定不牢，便于安装固定。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。

设计图

一种用于自动监测树干表面CO2通量的气室论文和设计

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