简介
由尺身和与尺身保持严格垂直的固定臂、滑动臂三部分组成的测树工具(图1)。又称直径卡尺。用于量测树木直径。轮尺两根臂的长度必须比尺身最大刻画数的长度的一半略长, 使应用时能测定与尺身最大刻画数等粗的树木直径。设计和制作轮尺, 必须使滑动臂既能滑动自如, 又能与尺身保持垂直。一般有三种设计: 一是在滑动臂的尺身通道中安装弹簧片与螺丝,以便随时校正滑动臂的垂直度;二是把滑动臂的尺身通道, 制成比尺身为宽的平行倾斜通道, 并要求如图1中ab的a与b两点向尺身的垂直距离ad与bc等于尺身宽度; 三是在滑动臂的尺身通道的上下安装滑轮。轮尺有许多变形和改进, 如两臂可以折叠只留固定臂, 或把固定臂改为弧形臂而去掉滑动臂, 甚至只有特殊尺身而无臂等等。但是最有效的改进是自动记录直径轮尺, 其中以能使测量胸径分类计数结果直接输入电子计算机的为最先进。
图1 轮尺
弯轮尺 又名芬兰抛物线轮尺(图2)。这种轮尺早在40年代就引起一些国家注意。它能安装在竿上用作测定8米以下树干高处直径, 但刻画线要宽, 并用不同颜色相间隔, 以便读数。1958年中国林业科学研究所森林经理研究室田景明设计试制了弯轮尺, 原理如图3。弧形尺臂以抛物线式y=ax1/2表示。圆与抛物线相切于M点圆心C的坐标为 (α、β),CM为C圆的半径并与抛物线在M的法线垂合。根据法线方程与圆的方程
根据y=f(x)、α=φ(x)及β=φ (x),并取α为任意正整数(如α=4、5、6等), 再代入x以0、1、2、3、……的数字, 求出相应的y、α与β。然后在直角坐标纸上, 按上述原理作图得出弯轮尺图形与直径刻画。因α取值的大小决定着弯轮尺的大小,据此就可制作不同大小规格的弯轮尺。
图2 弯轮尺
图3 弯轮尺原理
毕特莫尔测杖 为一种笔直尺形测径尺。因由毕特莫尔学校的申克(C. A. Schenk)设计而得名。自20世纪初就流行于美国。中国范济洲1951年将此杖改进刻有对应于直径的断面积等因子, 命名为实用综合型森林测尺。此测杖的原理如图4。直径D=2BC。AB为定长, 一般取使用人的手臂伸出长度。尺子的刻画按下式以F为零点,算出对应于D的长度EF。使用时要使眼睛至被测树干胸高的距离等于AB。
扇形叉 又名轮尺叉。1959年毕特利希(W Bi-tterlich)按照与毕特莫尔测杖类似原理设计形状, 与弯轮尺相似(图5)。它根据圆的横断面的扇形来测定值径或断面积, 通过瞄准针的视线与树干相切来确定弧形尺上的读数。
图4 毕特莫尔测杖原理
图5 扇形叉
瑞典自记轮尺 由2厘米刻画单位的普通轮尺和一套与轮尺平行的计数部件所组成 (图6)。此部件有与尺身相同刻画数的小框子。小框中每刻度的反面装有三排机械计数器的独立部件, 以及三个株数计数按钮、三个计数键和相应数字表示的三个计数窗口。每木检尺时能计数三个树种,每树种按径阶计数可达999株, 三个树种21个计数部件, 总共可计数62 937株。与此轮尺类似的还有索耳卡(E. F. Copoka, 1969)自记轮尺。
图6 瑞典自记轮尺
自记纸带轮尺 一种瑞士穿孔纸带轮尺(图7)。由斑达 (R. Badan) 1961年设计、揣斯搭塔 (S. A.Transdata) 制造。滑动臂上有齿轮传动穿孔纸带编码器, 用压下右手柄的杠杆的办法, 随即把测量值进行穿孔。穿孔带编码器在内业或外业中, 可以用作一个独立的装置。带有第二编码器的,能用来记录林区、林班、树种、树高、材质等的资料。穿孔带可以馈入计算机内, 也可使穿孔带脱机用磁带变换器转换成备用的磁带。这种轮尺轻而防水, 特别适用于热带林的资源清查。
图7 自记纸带轮尺
SMR计算机轮尺 能自动贮存数据的电子轮尺(图8)。瑞典的琼森(B. Jonsson)研制。由电子机械轮尺和具有键盘的数据记录器 (终端) 两部分组成。它们之间通过导线相联结。数据贮存器的程序是固定的, 可以贮存2 000小时之久。体积为8×17×3厘米, 重0.5公斤。内存容量为48K四位数字, 共有20个键盘。内存数据可输入计算机或传送给微型磁带。轮尺部分带有电子装置。一个带有双感受器的滑动尺在尺上移动时可以接触感应到横线刻画, 并把脉冲转变成以毫米为单位的直径测定值存入终端。这种轮尺在检尺时还能选出样木,在现地检查、修改数据; 计算结果数据终端和轮尺上的电子部分由塑料密封, 能防水。自1978年来, 被成功地应用于森林调查。
图8 S M R计算机轮尺
英文
caliper