基于声发射技术的木材害虫信号特征检测

针对木材害虫声发射（AE）信号检测问题，研究杨树木段中麻点豹天牛幼虫AE信号波形特征及其信号的能量，为钻蛀害虫声音的监测提出一种新的方法。取一段具有麻点豹天牛幼虫的杨树木段，通过采样频率为500 kHz的2通道木材蠕变声发射信号采集系统采集原始AE信号。对采集到的原始信号滤波后进行小波分解，通过对各层高频信号的分析获取AE信号的频域特征，并对其进行重构与信号解析。结果表明，麻点豹天牛幼虫AE信号的主频主要集中在30 kHz附近，其信号的能量在16:00最高，反映了该幼虫在15:00-16:00较活跃。     

杨树木段内麻点豹天牛幼虫声发射信号特征

针对木材蛀干害虫声音信号特征问题,根据声发射(AE)技术研究杨树木段内麻点豹天牛幼虫的声音信号特征.首先,取带有麻点豹天牛(Coscinesthes salicis)幼虫的杨树(Populus)木段,基于木材蠕变声发射采集系统获取原始AE信号.其次,利用小波分析重构原始信号进而研究幼虫AE信号特征.然后,改变传感器的位置,研究传感器与幼虫的距离变化对AE信号特征的影响.最后,研究不同数量幼虫对AE信号特征的影响.试验结果表明:幼虫AE信号重构后的主频率为38 kHz,随着检测距离的增大,幼虫AE信号减弱,但是信号的主频率没有发生明显变化.不同数量幼虫产生的声音信号脉冲相似,随着幼虫数量的增加,幼虫产生的AE信号脉冲个数呈现增加趋势,信号幅值也逐渐增大,信号持续时间也呈增加趋势,不同数量的麻点豹天牛幼虫AE信号的主频率也均为38 kHz.     

2种天牛幼虫的4类声行为特征

应用声音侦听技术监测隐蔽性害虫是一种较有前景的方法,明确害虫各类声行为的特征有利于排除不同声行为混合叠加的干扰,从而有效地识别害虫种类及其活动方式。利用红外监控下的声音侦听系统对光肩星天牛Anoplophora glabripennis幼虫和星天牛A.chinensis幼虫的声行为进行了分类和分析。2种天牛幼虫的声行为主要分为取食、爬行、清理蛀道和自卫4类,取食声占比最高,可达34%。4类声行为在时域图的最大振幅、波形和脉冲持续时间以及频谱图的能量分布和频段均表现出了不同的特征。此外,对声行为进行时域和频域的定量分析发现,脉冲持续时间和脉冲主频均体现出较大差异,取食声脉冲持续时间短,分别为25.96 ms和24.28 ms,主频最高,超过7.00 k Hz。对天牛幼虫不同声行为的信号特征进行了探索,尝试通过排除各类声行为的干扰以提高侦听效果,同时发现取食声脉冲时间短、振幅大且频率高,在实际侦听时可以进行较快的辨别。     

基于瞬时频率的木材声发射事件辨识与损伤监测

为了从能量的角度客观评价木材损伤程度，依据应变能释放产生的声发射（AE）信号特征，提出一种基于信号瞬时频率的AE事件辨识方法，并依据AE事件的发生密度从能量的角度进行损伤动态监测。采用小波分析的方法对原始信号进行降噪预处理，用经验模态分解（EMD）进行波形重构。依据AE信号的频率分布特征将AE信号分为2类，并对应地定义DAE和FAE 2类AE事件。通过Hilbert变换获得AE信号的瞬时频率，依据瞬时频率计算2种AE事件发生的密度，依此判断和预测木材的应力变化及损伤趋势。结果表明，FAE信号频率明显高于DAE信号频率，并且当DAE事件密度维持较高水平时，意味着材料以弹性形变为主；相反当FAE事件密度维持较高水平时，说明材料正在发生频繁的断裂，从而为木材损伤程度的研判提供评价依据。     

基于声发射信号信息熵的木材损伤断裂过程研究

为获得木材在弯曲破坏过程中的声发射（acoustic emission,AE）信号特征,从AE信号的随机性出发,利用AE信号信息熵辨识木材的损伤过程,并研究木材在不同损伤断裂水平下的AE信号分布特性。首先,对气干状态的榉木和樟子松试件进行三点弯曲试验,并通过谐振频率为150 kHz的AE传感器采集原始AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,采用小波变换重构AE信号波形,依据无AE发生时的信号幅值确定AE阈值,统计每秒内超过阈值的次数并作为AE活动计数,再以活动计数为随机变量定义AE信息熵。最后,依据信息熵值确定应变能释放的转折点,并结合三点弯曲试验的载荷-时间曲线,将木材损伤断裂过程划分为线性变形、非线性变形、宏观断裂3个阶段。以10 ms为间隔分析并统计AE信号的频率,获得木材弯曲破坏过程的AE信号频率分布情况,从而揭示不同损伤阶段的AE信号特征。结果表明,线性变形阶段,AE信号表现为低幅值、低频率,主要集中在30~55 kHz频段内;非线性变形和宏观断裂阶段,AE信号中既存在大量的30~55 kHz低频信号成分,又存在100~110 kHz和115~130 kHz的高频信号。研究提出的基于AE活动数信息熵能够准确反映应变能释放的集中程度,为木材损伤断裂水平评价提供了客观依据。     

依据瞬时频率的木材损伤过程声发射信号辨识

针对木材损伤断裂过程中声发射(AE)信号识别的问题,提出一种基于瞬时频率的AE信号辨识方法。首先,采用三点弯曲的方式对马尾松试件做损伤试验,利用采样频率为500 kHz的4通道NI USB-6366采集卡收集原始AE信号。然后,通过小波分析的方法对采集的原始信号降噪处理,并对降噪后的信号进行频率分析,再根据频率范围及产生原因的不同定义了两类AE信号。最后,通过Hilbert变换分别获得两类AE信号的瞬时频率,并统计两类AE事件频率。试验结果表明,基于瞬时频率统计的AE事件频率能够客观反映试件的应力水平,同时,木材损伤过程中主要产生断裂AE和变形AE信号,且断裂AE信号的频率范围明显高于变形AE信号的频率范围。     

木材裂纹尺寸及分布对声发射横波传播特性的影响研究

为探究木材表面裂纹尺寸与分布对声发射横波(transverse wave component of acoustic emission, AE_TW)传播特性的影响,通过锯切方式制作不同尺寸的裂纹,研究沿木材顺纹理方向传播的声发射横波的传播特性。首先,在试件表面锯切出4条具有相同长度而宽度与深度不同的规则裂纹,分别采用铅芯折断和信号发生器模拟产生突发和连续的AE源,并且通过等间距分布在试件表面的5个传感器采集AE信号,采样频率设置为500 kHz。然后,在铅芯折断试验的基础上,依据驻波成分的基频,对原始AE信号进行高通滤波处理,截止频率设置为7 kHz,再采用相关性分析的方法确定AE_TW在固定距离上的传播时差,进而依据时差定位的原理计算其传播速度。最后,通过信号发生器产生不同电压等级的150 kHz脉冲串作为AE源,研究不同裂纹尺寸下的AE_TW能量随距离的衰减规律。结果表明,在无裂纹试件中,AE_TW的平均传播速度为824.4 m·s^-1。而仅改变裂纹深度时,随着裂纹数量的增加其速...     

光肩星天牛胁迫声及种内空间运动行为

为了利用行为调制手段防治害虫,以光肩星天牛(Anoplophora glabripennis)为研究对象,在实验室内对光肩星天牛雌雄两性胁迫声进行录制和分析,分别在光周期和暗周期对光肩星天牛进行行为生测,分析胁迫声对光肩星天牛空间运动行为的影响。结果表明：光肩星天牛雄性胁迫声音组持续时间短于雌性、频率明显高于雌性,但雌雄胁迫声对空间运动行为的影响没有差异。在光周期,胁迫声对天牛向上爬行及水平运动均没有影响;对雄性起飞行为有抑制作用,但对雌性起飞行为没有影响。在暗周期,胁迫声对雌雄两性水平爬行有驱离作用,降低了天牛趋光爬行的活性;对雄性起飞行为没有影响,但对雌性起飞行为有促进作用。光肩星天牛胁迫声对种内个体具有警戒信号作用,这种作用与光周期相关并对雌雄两性的行为影响有所不同。     

基于小波分析的樟子松表面和内部声发射信号频域研究

为准确计算樟子松断裂时在表面和内部传播的声发射（acoustic emission,AE）信号传播速度，对樟子松表面和内部传播AE信号的有效频段进行研究。为得到樟子松断裂时候产生的AE信号，使用万能力学试验机进行三点弯曲压断试验，并在试件表面相距固定距离的2个点采集原始AE信号。为得到不同频段的AE信号，对原始AE信号进行小波分解并重构AE波形。针对不同频段的AE信号，采用信号相关性分析法计算信号到达2个传感器的传播时差，以此计算AE信号的传播速度。根据AE信号在不同介质中的传播规律以及AE信号的传播速度判断AE信号的传播介质和AE信号的主要频率。结果表明，当AE信号在樟子松表面传播时，AE信号的有效频段为15~62 kHz。当AE信号在樟子松内部传播时，AE信号的有效频段为125~250 kHz。使用有效频段内信号计算AE信号的传播速度，可显著提升计算得到的AE信号传播速度的准确性。     

基于信号相似度小波重构与时差的胶合木表面声发射源定位

针对声发射（acoustic emission,AE）信号在胶合木表面各向异性传播时的AE源定位问题,提出一种基于信号相似度小波重构与时差的表面AE源定位算法。首先,依据ASTM-E976标准通过铅芯折断在试件表面产生AE源,并采用NI高速采集设备构建基于LabVIEW的3通道AE信号采集平台,采样频率设定为500 kHz。其次,设计一种基于信号相似度的自适应小波重构算法,对原始信号进行降噪并重构AE信号波形。最后,依据试验结果拟合得到AE信号在胶合木表面360°范围内的传播速度公式,结合AE信号的传播规律设计AE源定位算法,并产生AE源以测试定位效果。结果表明,2组胶合木表面的AE源定位误差分别为5.2%、5.3%,基于信号相似度小波重构与时差的胶合木表面AE源定位算法能够有效地确定声发射源的位置。     

木材模拟声发射源的产生与特性

针对如何人为模拟木材损伤声发射(AE)源信号问题,采用折断铅芯、薄木条2种方式分别在樟子松、榉木试件中产生模拟AE源.通过小波处理、信号相关性分析,研究不同模拟AE源的信号特征和传播速度.其中折断铅芯试验依照ASTM-E976标准;折断薄木条产生模拟AE信号试验是在试件端面施加冲击力,引起断裂,以模拟木材发生点断裂时产生的AE信号.所有试验的AE信号采样频率均设定为500 kHz.依据木材AE信号的频率范围,采用5层小波分析的方法重构AE信号波形,进而分析2种模拟AE源信号的频率组成与分布.最后,采用两点时差定位法计算2种AE信号在试件顺纹理方向的传播速率.结果表明:2种方式产生的AE信号的频率组成和分布没有明显差异.折断樟子松、榉木试件端面薄木条产生的AE信号在断裂初期、断裂阶段的平均传播速度分别为786.5、1085.1 m·s-1和1145.2、1557.6 m·s-1;折断铅芯时,AE信号在樟子松、榉木试件中的平均传播速度分别为760.9、1120.5 m·s-1.折断铅芯产生的模拟AE源能够较好地反映木材在特定损伤阶段产生的AE信号频率特征,但在研究木材AE信号传播规律时,折断薄木条试验方法更为客观.     

渭南樱桃天牛类害虫发生规律与防治技术

天牛属鞘翅目天牛科,是一类重要的蛀干害虫,俗称“老木虫”。成虫触角长达身体2／3至数倍。蛀干类天牛幼虫大多为圆筒形,头稍小。成虫取食果树花粉、幼芽、嫩枝、树皮及叶片;幼虫钻蛀为害,影响植物的正常生长,也常引起其它害虫和病菌的侵入,是造成大樱桃流胶的重要原因。     

Study on Inoculation of the Bursaphdenchus xylophilus and Eats Experiment of Monochamus alternatus Hope of P/nus massonlana Lamb

通过对健康、无病的马尾松人工接种松材线虫以及在伐倒健康、元病的马尾松上进行松褐天牛蛀食性试验。结果表明：主干接种松材线虫的马尾松染病率为20％,死亡率为10％,树枝接种松材线虫的马尾松染病率为10％,无死亡情况。另外,松褐天牛蛀食性试验的伐倒木上,每只雌性松褐天牛繁殖的平均幼虫数为12．3头,皮下组织被取食破坏率平均达25．6％。     

马尾松接种松材线虫及松褐天牛蛀食性试验研究

通过对健康、无病的马尾松人工接种松材线虫以及在伐倒健康、无病的马尾松上进行松褐天牛蛀食性试验,结果表明:主干接种松材线虫的马尾松染病率为20%,死亡率为10%,树枝接种松材线虫的马尾松染病率为10%,无死亡情况。另外,松褐天牛蛀食性试验的伐倒木上,每只雌性松褐天牛繁殖的平均幼虫数为12.3头,皮下组织被取食破坏率平均达25.6%。     

果实内桔大实蝇,Tetradacus citri Chen幼虫振动信号的特征分析

利用微机辅助分析系统时柑桔中桔大实蝇（Ｔｅｔｒａｄａｃｕｓｃｉｔｒｉｃｈｅｎ）幼虫发出的振动信号进行了时域，频域分析，该幼虫的振动信号可分为两大类，第一类属窄带信号，其幅值较大，历期较短，由单一的振动频率构成，第二类信号的波形变化较大，幅值相对较小，历期较长，由２～４个振动频率分量迭加而成，频带较宽。这两类信号分别与幼虫的取食，头，部运动和爬行行为有关，信号频率分析表明，各信号的频率均小于１００     

星天牛白僵菌的侵染力测定与应用技术研究

本文总结了星天牛白僵菌的发现、分离和提纯，侵染力测定和应用技术的研究结果．室内对星天牛幼虫进行不同温度条件的侵染试验，平均侵染率达98.5％，且在湿度条件一致时，温度只影响白僵菌的侵染速度，而不影响侵染效果．林间五种不同施用白僵菌的对比试验结果表明：以白僵菌粘膏涂孔法效果最佳，星天牛平均死亡率达77．8％，将菌膏直接涂入蛀孔内，粘膏的主要添加剂废糖蜜不仅给白僵菌生长提供养分等优点，还引诱蚂蚁取食星天牛幼虫，防治标准株平均有蚁率为71.7％，起到双重防治作用．南方地区以春季施菌效果最好．     

基于声发射的天然气管道球阀内漏检测

通过理论分析,建立了阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERMS)的函数关系,探讨了球阀在密封圈损伤状态下和泄漏率下的声学特征.应用基于小波包理论的信号分析与处理方法对内漏信号进行能量分析,结果表明:当密封圈为单一损伤时,能量主要分布频率范围为12.5～62.5 kHz,声发射信号AERMS与球阀气体体积内漏率成双对数关系,可以利用声发射检测天然气管道阀门是否发生内漏并估算其体积泄漏率.(图6,参10)     

L型结构木材中声发射信号传播特征

针对木材结构尺寸及介质改变对应变能传播的影响,研究应力波在变结构的L型试件中的声发射（acoustic emission,AE）特性。首先,参照ASTM-E976标准,在樟子松L型试件表面不同位置产生AE源,并利用采样频率为500 kHz的AE采集系统获取试件表面4个固定位置的AE信号。其次,依据小波分析原理对原始AE信号进行降噪并重构AE波形,进而研究木材结构变化对AE信号频域特征的影响。最后,基于对比分析,研究空气介质对于信号传播特性的影响。结果表明,当AE源位于锯材处时,信号以纵波和横波混合的形式单向传播,木材的结构变化主要影响低频信号成分,使得信号呈现高频带分布;而空气介质对于其时频域均有显著影响;当AE源位于薄板时,木材结构变化、传播路径及空气介质对于AE信号时频域特性均有显著影响。     

应用小波谱白化法对木材表面声发射源直线定位算法的改进

针对信号噪声显著影响木材表面声发射(AE)源定位精度的问题,提出了一种应用小波谱白化与信号互相关分析的木材表面AE源直线定位算法.首先,依据ASTM-E976标准采用折断铅芯的方式在木材表面产生模拟声发射源,在试件表面相距固定距离的两个位置采集AE信号,采样频率设定为500 kHz.然后,提出一种应用信号相关度的自适应小波重构算法,用于降低噪声影响并重构AE波形,为了补偿AE传播过程高频部分的衰减,提出了一种小波谱白化重构算法.最后,通过信号相关性分析,计算AE信号到达两个传感器的时差,进而计算AE信号的传播速度,并依据直线定位法计算AE源的位置.试验结果表明:使用原始、自适应小波重构、小波谱白化重构的3种AE信号进行AE源定位时,两组试验的误差分别为42.9％、25.1％、2.5％和37.7％、35％、4.1％.AE信号重构算法将直接影响定位算法精度,特别是使用小波谱白化法能够显著提高AE源定位算法精度.     

云斑天牛的危害及防治技术

[目的]了解重要蛀干害虫——云斑天牛的生活习性。[方法]从生物学特性、补充营养、发生规律、综合防治措施4个方面综述了云斑天牛近年来的研究进展。[结果]云斑天牛主要有成虫、卵、幼虫、蛹4种形态;每2~3年发生1代,主要以成虫或幼虫在蛀道中越冬;成虫食叶和嫩枝皮使新枝枯死,幼虫蛀食枝干皮层和木质部,孵幼虫把皮层蛀成三角形蛀道,木屑和粪便从蛀孔排出,树皮外胀纵裂,是识别云斑天牛为害的重要特征;防治技术主要包括化学防治、生物防治、人工措施(营林措施、人工捕捉成虫和锤击卵粒和初孵幼虫)。[结论]为有效控制云斑天牛的危害提供了参考。