不同含水率下利用电阻与应力波断层成像定量检测木材腐朽

通过对不同含水率的山杨原木试件进行检测,分析了含水率对腐朽和健康木材电阻与应力波传播速度的影响,及其对2种检测技术误差率的影响.结果表明:(1)随着含水率的提高,原木试件健康和腐朽区域的电阻均先减小后趋于平稳,但相同含水率下,腐朽区域木材电阻低于健康木材;(2)采用电阻断层成像仪检测腐朽缺陷面积的误差率随含水率的提高有差异(最大误差率为37.83%,最小误差率为2.48%),含水率在36.13%~81.79%时误差较小,腐朽缺陷检测较接近真实值;(3)应力波传播速度随着木材含水率的提高先降低后趋于平稳.应力波二维图像检测腐朽缺陷面积的准确率随着含水率的变化也有差异,最大误差率为52.61%,最小误差率为17.78%,腐朽缺陷检测准确性比较高的含水率为20.23%~71.58%;(4)通过2种方法测试腐朽缺陷面积的对比研究,结果表明电阻断层成像的腐朽缺陷识别优于应力波二维图像.     

基于速度误差校正的林木应力波无损检测断层成像算法

目的应力波断层成像技术已经在林木无损检测领域得到了广泛的应用, 然而木材的各向异性特征以及应力波速度反演计算的误差对断层成像的精度影响较大。因此,进一步提高断层图像的准确性非常关键。方法根据传统的应力波速度反演原理, 提出了一种基于速度误差校正的断层成像算法(ECIA)。该算法利用最小二乘QR分解法(LSQR)计算应力波在林木横截面网格单元内的速度分布, 并使用误差校正机制(ECM)优化断层图像。为了评估算法的性能, 分别选取了若干实验室内的原木试样及扬州市区古树进行无损检测实验, 利用德国PICUS应力波断层成像仪获取的应力波传播数据实现了ECIA算法, 生成了各实验样本的断层图像。结果ECIA算法较为精确地检测出了原木及活树中缺陷区域的位置及大小, 尤其在活树的健康检测中, ECIA算法对于缺陷区域尤其是轻微腐朽区域的检测精度高于PICUS检测仪。结论ECIA算法能够产生较为准确的林木断层图像,适用于林木应力波无损检测。      

北美基于应力波技术的木材测试及应力分等的研究进展

阐述了北美木材刚度应力分等的研究,简要分析了应用应力波技术对原木、活立木和单板的应力分等的应用情况,介绍了基于应力波技术的应力分等的经济性研究.为在我国推广基于应力波的应力分等技术提供了参考.     

基于超声波频谱分析技术的木材孔洞缺陷无损检测

在探讨现有木材无损检测分析方法不足的基础上,根据超声波在木材中的传播规律,提出了用超声波能量衰减和频率成分的改变表征木材缺陷信息的方法,在此基础上用频谱分析处理了超声波信号。通过对木材空洞缺陷进行了多种频谱分析方法对比研究,选用Welch功率谱分析法对红松标准试件进行超声检测。实验结果表明,频谱分析能判断孔洞缺陷的大小和孔洞个数的变化规律,可见缺陷信号频谱丰富。频谱分析能够区分木材孔洞缺陷的大小和个数,而对缺陷的位置区分不明显。     

红松活立木内部腐朽程度的定量检测1）

在凉水实验林场（凉水国家级自然保护区）选取了21个红松活立木截面,用Arbotom应力波测试仪和Resistograph阻抗仪进行腐朽程度检测,得到两种检测方法的腐朽程度表征,即应力波传播速度与阻抗仪阻力曲线。用生长锥在各个横截面上分别取2根长度为25 cm的木芯,在实验室测得木芯质量损失率和含水率。然后利用最小二乘法分别建立应力波传播速度和阻抗仪阻力损失值与木材质量损失率的线性方程,进而分析应力波与阻抗仪检测表征与木材腐朽程度的关系。结果表明：应力波传播速度与质量损失率之间有较强的负相关关系（R＝0．698,P＜0．01）,且应力波检测结果需要根据影响因素进行适当修正。阻抗仪阻力损失值与质量损失率之间有显著的正相关关系（R＝0．851,P＜0．01）。两种方法都能有效地检测活立木的腐朽程度。     

红松活立木内部腐朽程度的定量检测

在凉水实验林场(凉水国家级自然保护区)选取了21个红松活立木截面,用Arbotom应力波测试仪和Resistograph阻抗仪进行腐朽程度检测,得到两种检测方法的腐朽程度表征,即应力波传播速度与阻抗仪阻力曲线。用生长锥在各个横截面上分别取2根长度为25 cm的木芯,在实验室测得木芯质量损失率和含水率。然后利用最小二乘法分别建立应力波传播速度和阻抗仪阻力损失值与木材质量损失率的线性方程,进而分析应力波与阻抗仪检测表征与木材腐朽程度的关系。结果表明:应力波传播速度与质量损失率之间有较强的负相关关系(R=0.698,P0.01),且应力波检测结果需要根据影响因素进行适当修正。阻抗仪阻力损失值与质量损失率之间有显著的正相关关系(R=0.851,P0.01)。两种方法都能有效地检测活立木的腐朽程度。     

腐朽对木材微观结构和金属元素含量的影响

木材因腐朽造成大量的损失,研究腐朽对木材微观结构的影响具有重要意义。以红松木材为研究对象,使用电子扫描显微镜观察褐腐菌在木材内部的生长、分布以及对细胞壁结构的破坏情况,并进行表面微区的能谱分析,分析不同腐朽阶段木腐菌的生长情况和金属元素的分布;通过电感耦合等离子发射光谱(ICP)分析不同腐朽阶段金属阳离子浓度的情况,比较各腐朽阶段金属元素含量的变化。结果表明,1)在微观结构上,腐朽木材的导管结构被破坏,木材内有密集的菌丝团;2)能谱分析中,木材腐朽后能谱图中的金属元素含量峰值出现变化,木材表面微区的金属元素相对含量有所增加;3)ICP-OES的定量分析,木材腐朽后金属元素的浓度值增加,因这些导电离子的存在使得木材腐朽后电阻减小。     

应力波检测香樟内部腐损程度定量分析

通过PiCUS Sonic Tomograph应力波检测仪对香樟进行检测,探明了香樟内部腐损程度与应力波传播速度的对应关系,结果表明,随着损伤及传播时间的增加,传播速度下降。木材受损度对应力波传播速度有显著影响。     

不同风化程度灰岩的地质雷达波形与频谱特征研究

为了研究岩溶地区不同风化程度灰岩的地质雷达波形与频谱特征,以图步信至霍林郭勒一级公路为依托,采用SIR-3000型地质雷达在隧道施工期进行了大量的现场测试,从现场测试数据中筛选出从微至强风化程度灰岩的原始文件,利用RADAN后处理软件对筛选文件进行分析,得到了从微至强风化程度灰岩的波形与频谱特征,分析结果表明:对于从微至中风化灰岩,其线测和点测图像反射较弱,无明显的强反射特征,反射频谱能量分布较散,主频突出,其分布范围为80~95 MHz;对于强风化灰岩,其波形及频谱特征与灰岩的含水率有关,当含水率低于40%时,线测和点测图像反射强烈,反射频谱能量分布较散,主频突出,主频的分布范围为42~90 MHz.当含水率大于40%时,线测和点测图像反射均变弱,线测图像中存在信号模糊区,反射频谱能量分布集中,主频突出,主频的分布范围为15~70 MHz,具有明显的低频特征.研究内容能为岩溶地区隧道施工期地质雷达预报的解译判读提供一定的参考.     

红松木材结构缺陷对应力波传播参数的影响

通过应力波测试仪对红松木材试件进行的检测试验,研究了木材轴向孔洞的分布、数量和端部孔洞的分布对应力波传播时间、传播速度的影响,并对孔径大小与应力波传播参数之间关系进行回归分析。试验结果表明,应力波传播时间与孔径大小、数量呈正相关,而应力波传播速度与孔径大小、数量呈负相关。端部孔洞对应力波传播参数没有显著影响。     

马尾松木材空洞开裂残损的雷达检测成像初探

本研究以木结构古建筑常用的马尾松木材为研究对象，采取人工模拟的方法在马尾松木段端部制作中心空洞及外缘开裂的残损，通过开展残损木材的雷达探测及成像影响因素研究，给出不同残损在雷达检测下的表现形态，实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速识别及表征。研究结果表明:利用雷达无损检测技术可以实现木材内部空洞和外缘开裂残损的快速检出，而对残损大小的评估，雷达检测面积与实际残损面积存在偏差；当雷达探测到木材内部空洞时，其交界面会出现强烈的黑-白-黑形态图像，对应的反射波形为谷-峰-谷；当雷达探测到木材外缘开裂等凹陷特征时，其图像上会出现不同于正常背景的纵向干扰条纹；木材外缘开裂并不严重影响内部空洞残损的检出，木材表面存在贴合紧密的树皮或保护性地仗对内部残损的识别也无明显影响；木材含水率对雷达检测结果影响较为显著，在其他条件一定时，木材含水率越高，其雷达检测残损面积越小；雷达检测结果受含水率等因素影响，其残损的检测边界可能会产生一定的偏移，因此，在实际检测中应根据雷达检测图像进行深度方向的延伸分析。通过本研究可知:雷达无损检测技术可以实现木材空洞和开裂残损的快速检出，但对于残损的定量评估有待于进一步研究。      

金中都水关遗址木结构无损检测与评估

  目的  金中都水关遗址有约870年的历史，是金中都现存最大的遗址。其中木结构作为遗址的基础和主体，在整个水关结构中起到了重要的作用。探明水关遗址木结构的详细组成，无损检测和评估木构件的缺陷状况，旨在为金中都水关遗址修缮、保护提供依据，为同类型的地下木结构的无损检测和评估提供借鉴。  方法  首先对木结构现场进行勘测、校对，获得擗石桩、基础木桩、衬石枋3类木构件的典型尺寸、位置、数目及相互关联等信息，还原水关木结构模型；其次，根据3类木构件各自特征，以其中的236根木构件为对象，进行现场检测和实验室分析，包括敲击、尺寸测量、含水率测量、微钻阻力检测和树种鉴定等；最后，汇总现场检测和实验室分析所获得的信息，对被测木构件状况给予分等，并归纳木构件腐朽缺陷存在规律。  结果  重构了金中都水关遗址木结构三维模型，发现木结构应当由204根擗石桩、771根基础木桩、92根衬石枋组成；遗址木构件主要缺陷形式为腐朽及腐朽导致的材料缺失，次要形式为裂纹；从单根木构件来讲，地面以上部分腐朽程度相对较轻，而地面以下部分腐朽程度相对严重；遗址木构件树种以落叶松为主，樟子松为辅。  结论  金中都水关遗址木结构整体状况较差，未发现状况良好的A等木构件。在3类木构件中，擗石桩的整体状况相对最好，基础木桩的整体状况相对最差。实践证明，对水关遗址木构件的缺陷状况，综合利用敲击、尺寸测量、含水率测量和微钻阻力检测等进行检测、评估是可行的。      

故宫养心殿墙体木柱缺陷状况无损检测研究

[目的]古建筑墙体木柱部分或全部被墙体包裹,木柱与墙体接触部分易腐朽,检测操作空间差.通过对故宫养心殿墙体木柱缺陷状况的无损检测研究,探索墙体木柱缺陷状况无损检测评估方法,揭示墙体木柱腐朽存在的规律,为养心殿木柱修缮工作提供依据,也为其他木结构古建筑墙体木柱的无损检测和缺陷评估提供借鉴.[方法]以养心殿正殿、梅坞、东配...     

有机杀菌剂在木竹材保护中的应用及发展展望

由于砷、铬等含金属和非金属的木竹材保护剂对土壤和水生环境存在潜在危害,以及经处理的木竹材的废弃处理等问题引起越来越多的关注,人们把注意力转移到有机杀菌剂。现已筛选出能够抵抗或消灭木竹材腐朽菌、霉菌、变色菌等有害真菌的有效杀菌剂,并在国外已有大量商品化的产品。随着人们环保意识的增强,以有机杀菌剂为主剂的木竹材保护剂最终将在中国木竹材保护领域占据重要地位。从木竹材保护常用有机杀菌剂种类、作用效果、作用机制、检测方法及有机杀菌剂对环境影响等方面对有机杀菌剂在木竹材保护中的应用进行了阐述,进而提出有机杀菌剂将成为未来木竹材保护剂研究和发展的重要领域之一。参62     

CuO—ZnO纳米复合防腐剂对杨木抑菌性能的影响

以普通CuO、ZnO粉体为原料,在分散剂柠檬酸铵作用下,用纳米研磨机,通过湿法研磨技术制备CuO—ZnO纳米复合防腐剂,用激光粒度仪检测不同浓度纳米粒子粒径及其分布,参照LY／T1283—2011研究CuO—ZnO纳米复合防腐剂的抑菌性能,借助扫描电子显微镜观察木材腐朽12周后菌丝生长情况,分析复合防腐剂中药物浓度与木材抑茵性的关系以及防腐剂在木材中的留存率。结果表明：测定纳米复合防腐剂的最小平均粒径为41．7nm;CuO—ZnO纳米复合防腐剂对白腐菌和褐腐菌均有一定的抑菌性,其处理后木材的防腐性和抗流失性能均较好;药剂浓度达到1．25％时即可达到强耐腐Ⅰ级标准,此时平均载药量为4．81kg／m3,质量损失率8．2％,符合性能优良的木材防腐剂指标要求。     

CuO-ZnO纳米复合防腐剂对杨木抑菌性能的影响

以普通CuO、ZnO粉体为原料,在分散剂柠檬酸铵作用下,用纳米研磨机,通过湿法研磨技术制备CuO-ZnO纳米复合防腐剂,用激光粒度仪检测不同浓度纳米粒子粒径及其分布,参照LY/T 1283—2011研究CuO-ZnO纳米复合防腐剂的抑菌性能,借助扫描电子显微镜观察木材腐朽12周后菌丝生长情况,分析复合防腐剂中药物浓度与木材抑菌性的关系以及防腐剂在木材中的留存率。结果表明：测定纳米复合防腐剂的最小平均粒径为417nm;CuO-ZnO纳米复合防腐剂对白腐菌和褐腐菌均有一定的抑菌性,其处理后木材的防腐性和抗流失性能均较好;药剂浓度达到125%时即可达到强耐腐Ⅰ级标准,此时平均载药量为481kg/m3,质量损失率82%,符合性能优良的木材防腐剂指标要求。     

计算机断层扫描技术（CT）在木材无损检测中的应用与发展

 介绍了计算机断层扫描技术（CT）技术在木材无损检测领域中的发展情况和独特优势,从方法应用、结果判定、测试范围等方面详细阐述了国内外木材计算机层析成像检测的研究现状,着重指出它在木材宏观构造识别、早晚材密度判定、木材内部缺陷预测、裂纹扩展过程的超高速扫描以及微观构造分辨等方面取得的技术成果。最后强调结合木竹材材性特征开发相应的CT无损检测技术,为木竹基础科学研究以及高效利用提供技术支持。参37     

我国流通领域中的木材流向

我国木材流向的现状是向心运输。其经济背景原因是:森林资源定势;木材生产区与木材消费区地域位差;各省(区)经济开发不平衡;以及全国水陆交通网配置格局等因素所决定。我国木材流向的具体特征是:边远省区向中原省区运输;人少地区向人多地区运输;经济欠发达地区向经济发达地区运输;新开发地区向早期开发地区运输;以地域位置而论就是四面八方向黄淮中州和长江中下游运输。综观全国木材流通的市场特点:东北区是一个稳定供应型木材市场;华东区属大进大出好买好卖型木材市场;西南区是先自然经济后商品经济半封闭型木材市场;西北区则是一个成交绝对量小、买难卖亦难的疲软型木材市场。     

基于阻抗仪和ERT技术的红松内部腐朽定量检测

为了定量表征红松活立木内部腐朽情况,在黑龙江省五营国家森林公园选取了15棵有不同腐朽程度的红松,应用Resistograph树木微钻阻抗仪和PiCUS Treetronic树木电阻断层成像仪得到南北向与东西向的微钻阻力变化和同样高度上的截面电阻率分布图,对比分析阻抗仪测量方向上的电阻率变化和微钻阻力变化。用树木生长锥在样木的测量位置附近各取南北向与东西向的木芯,将其带回实验室测量质量损失率。将微钻阻力的下降幅度定义为阻力损失,对阻力损失和木芯质量损失率进行回归分析。还用腐朽和健康部分的电阻率均值定义了电阻率的异常程度, 并对其和阻力损失进行了回归分析。以阻抗仪为基准在电阻率分布图上对腐朽部位定位,应用监督分类的方法在图上将腐朽与健康部分区分出来,并计算腐朽面积所占比例。然后用最小二乘法将算得的比例与木芯质量损失率作回归分析。结果表明:平均阻力损失与木芯质量损失率之间存在显著的线性相关关系,阻抗仪可以较准确地表征一维直线上的腐朽情况;微钻阻力变化曲线上发生阻力值明显下降的位置对应的电阻率也会发生明显变化,阻力损失值和电阻率异常程度存在显著指数关系,还能推断出电阻断层成像检测对于轻度腐朽更加敏感,而阻抗仪检测对较严重的腐朽更加敏感;联合阻抗仪和电阻断层成像技术能够确定腐朽的位置和面积,得到的腐朽面积所占比例与木芯质量损失率有显著线性相关关系。