年轮体现树木的生长量,在春夏降雨量大、光照时间长时,树木生长量较大,形成早材,在秋冬温度较低、降水匮乏时,树木生长量较小,形成晚材。通过研究树木年轮可以提取树木生长环境的气候变化情况和规律,传统的树木年轮研究方法需要取得树木圆盘或者使用生长锥钻取木芯,对树木本身伤害极大,并且研究的效率较为低下。树木年轮研究对于高效、精确的获取树木年轮信息的需求越来越大。本文设计的树木年轮针刺测量系统,可以实现准确、高效、微损的树木年轮测量,对于提高树木年轮研究的效率、在对树木微损的前提下实现年轮测量具有重要的意义。本文从机械结构设计、测量与控制系统设计、数据处理算法设计和测试实验等方面介绍树木年轮针刺测量系统设计和实现过程。文中首先进行了树木年轮针刺测量系统总体机械设计方案的选型,对联动式和分立式进行对比,选取了分立式总体机械设计方案。完成了树木年轮针刺测量系统的微型钻针设计、支撑板设计、针头铜套设计并说明了各个部分所实现的具体功能,完成了旋转电机和推进电机的选型。在测量与控制系统设计部分,阐述了树木年轮针刺测量原理,完成了树木年轮针刺测量系统的主控芯片TMS320F2812最小功能系统设计、电源供电系统设计、信号放大与测量电路设计以及旋转电机的控制。在数据处理算法设计部分,根据树木年轮测量数据的特征进行选择数据处理算法,对比了巴特沃斯数据处理算法、切比雪夫数据处理算法和椭圆数据处理算法对于树木年轮原始测量数据的处理效果,选取了椭圆数据处理算法作为本系统的数据处理算法。在测试实验部分,本文选用已知年轮数的落叶松、云杉、冷杉、红桦四种树木圆盘进行树木年轮测量实验,本系统的树木年轮测量准确率均在90%以上,对于树木年轮特征较为明显的落叶松和冷杉,树木年轮测量准确率在95%以上。另外,采用本系统进行了油松和圆柏的活立木年轮测量实验,活立木的测量结果基本符合资料记载。实验结果表明:树木年轮针刺测量系统能够实现准确、高效、微损的树木年轮测量,可以为树木年轮研究提供大量有效树木年轮数据,可以在微损的状态下实现古树名木的树龄判别,为树木内部腐朽状况分析提供依据。