近红外光谱技术及其在木材科学中的应用

近红外光谱技术是一项新的木材无损评价方法,能够迅速、准确地对生长锥、固体木材或木粉等试样的性质进行全面无损评价,目前已广泛应用于木材性质预测、木材加工利用等方面的研究中,并为林木的定向培育、木材的遗传改良和高效利用提供技术支持。本文介绍了近红外光谱技术的基本原理及其主要应用,重点介绍了木材的近红外光谱技术及其在木材化学组成、物理力学性质、木材加工利用和木质复合材料等方面的研究成果及应用。     

近红外光谱技术预测木材性能研究新进展

近红外光谱分析技术是一项现代无损检测技术,可实现对木材性能的快速预测。重点介绍了近红外光谱分析技术应用于木材化学性能、物理性能、力学性能预测的最新研究进展。在此基础上,提出利用近红外光谱技术预测木材性能后续研究的建议,以期为近红外光谱分析技术在木材科学与技术领域的研究与应用提供理论依据。     

近红外光谱技术在木材材性分析及木质复合材料生产中的应用

近红外光谱技术具有快速、无损、样品易于准备、适合实际生产在线检测等优点,在木材科学研究领域的应用越来越广泛。文中阐述近红外光谱技术在木材纤维素、木质素和抽提物等化学属性预测,生长特性及物理力学特征等物理属性预测,以及在木质复合材料生产中应用的研究进展,分析了其在木材材性分析及木质复合材料生产中的研究趋势。     

近红外光谱检测技术及其在木材工业中的应用

对近红外光谱技术在国内外的发展现状进行了总结,并就近红外光谱技术在木材工业中的几项重点应用做了说明,预测了近红外光谱技术的发展前景。     

红外光谱技术在我国木材科学领域的应用研究进展

红外光谱法是分析化合物结构与化学组成的重要手段,该文综述了中红外与近红外光谱技术在木材物理与化学性质测试、木材种属分类与鉴定、木材加工领域、林木病虫害预测等木材科学相关方向的国内最新研究进展。今后应在推广红外光谱技术实践应用、方法标准提升、多技术联用等方面开展深入研究。     

快速检测木材微纤丝角的近红外光谱分析技术

介绍了一种新的测量木材微纤丝角的无损检测技术--近红外光谱分析,并详细阐述了测量时木材样品的选择及制备,测量工作包括X射线衍射和近红外光谱采集、多变量数据分析与模型建立的方法及步骤.证明了近红外光谱分析技术可以用于快速准确地预测木材的微纤丝角.     

湿地松木材近红外光谱与其结晶度的相关性

对湿地松木材近红外光谱与X射线衍射法测定的木材结晶度之间的相关性进行分析,并结合近红外光谱分析技术的基本理论,探讨降低光谱范围和选择相关光谱信息对近红外光谱预测木材结晶度的影响.结果表明:1)降低参与建模的近红外光谱范围仍然可以得到比较理想的近红外光谱模型与预测结果,当选用2 000～2 500 nm区域的光谱建立模型时,预测值与实测值的相关系数r达到0.943;2)当选择光谱范围更小但与木材纤维素吸收峰密切相关的光谱数据(1 400～1 660 nm或2 020～2 250 nm)进行建模时,模型的预测效果并未降低(r＞0.947),甚至仅采用7个光谱数据也可以得到比较理想的预测结果,预测相关系数r可达到0.930,说明采用更少的但与木材纤维素吸收峰密切相关的光谱信息,所建立的预测模型仍可得到比较理想的预测效果,这将有利于低成本、便携式近红外光谱仪的开发.     

近红外光谱技术在木材性质预测中的应用研究进展

林木定向培育和木材资源的优化利用, 都需要对大量木材样本的性质进行快速测试.然而, 传统的测试方法成本高、效率低, 不能满足生产和科研的需要.近红外光谱技术是一种新的无损评价方法, 能够迅速、准确地对木材试样的性质进行预测.文中主要介绍了近红外分析技术的基本原理、特点以及在预测木材化学组成、物理力学性质、解剖性质等方面的研究进展.     

近红外光谱技术在木材工业中的研究进展

近红外光谱技术是一种新型的无损评价方法,能够快速、准确地对木材的化学性质和物理性质进行预测,已被广泛应用于木材功能性改良、木材识别和木材无损检测等方面的研究。该文阐述了近红外光谱技术在木材材性预测和木材加工利用中的研究现状,分析了其在木材工业中的应用前景。     

粗皮桉木材力学性质的近红外光谱方法预测

以人工林粗皮桉木材为研究对象,采用常规力学测试方法和近红外光谱方法对其无疵小试样力学性质进行研究。用近红外光谱仪采集试样表面的近红外光谱,对采集的近红外漫反射光谱进行导数预处理并对不同波段光谱建立校正模型,以1/3试样作为预测集对校正模型进行验证。结果表明:二阶导数预处理、350～25000nm全光谱波段、径切面和弦切面平均光谱值对粗皮桉木材力学性质模型预测效果最好。抗弯弹性模量和抗弯强度、顺纹抗压强度的实测值与近红外光谱方法的预测值存在较好的相关性,相关系数均大于0.88,相对分析误差大于2.0,表明利用近红外光谱方法预测人工林粗皮桉木材力学性质效果较好。     

Research Advance of Near-infrared Spectroscopy in Wood Anatomical Characteristics Estimation

As a newly current advanced analysis technology,the near-infrared(NIR)spectroscopy possesses advantages of easy operation,fast and accurate detection,low cost and non-destructive test, has been widely used in the fields including pulp manufacturing and paper-making,wood properties estimation,wood progressing,wood composites producing and wood protection.In present work, based on introduction of the basic principles of NIR and its main characteristics,an overview was conducted focusing on the research status of wood anatomical characteristics(including cellulose crystallinity,microfibril angle and fiber morphology) estimation by using NIR spectroscopy.Moreover, the application trends were prospected.     

CT技术在木材科学中的应用

CT技术作为一种先进的无损检测方法已在木材构造检测和物理性能评价领域得到广泛利用, 逐渐成为木材科学领域中一种重要的检测方法。文中介绍了CT技术的基本原理, 综述了普通医学CT和工业CT检测木材宏观构造、密度, 以及利用高分辨率CT研究木材微观结构的研究进展, 并展望了CT技术在木材科学领域的应用前景。     

木质材料力学性能无损检测方法的研究现状与趋势

木质材料用途广泛,在建筑、家具和包装等领域发挥着重要作用。目前,木材无损检测技术发展很快,应用到木材性质检测的无损检测方法已达几十种,然而对木质材料力学性能的检测还处于相对初级阶段,具有较大的挑战性。本文对木质材料力学性能的无损检测方法和原理进行归纳与总结,阐述几种主要检测技术（如应力渡检测、超声渡检测、振动法检测）的国内外研究现状、检测特点及存在问题。在此基础上,提出木质材料力学性能无损检测技术的发展趋势。     

Estimation ofPinus radiata D. Don clear wood properties by near-infrared spectroscopy

The use of calibrated near-infrared (NIR) spectroscopy for predicting of a range of solid wood properties is described. The methods developed are applicable to large-scale nondestructive forest resource assessment and to tree breeding and silviculture programs. A series ofPinus radiata D. Don (radiata pine) samples were characterized in terms of density, longitudinal modulus of elasticity (E _L), and microfibril angle (MFA). NIR spectra were obtained from the radial/longitudinal face of each sample and used to generate calibrations for the measured physical properties. The relations between laboratory-determined data and NIR fitted data were good in all cases, with coefficients of determination (R ²) ranging from 0.68 for 100/MFA to 0.94 for density_strip. A good relation (R ² = 0.83) was also obtained forE _L estimated using data collected by SilviScan-2. The finding suggests that an NIR instrument could be calibrated to estimate theE _L of increment cores based on SilviScan data. In view of the rapidly expanding range of applications for this technique, it is concluded that appropriately calibrated NIR spectroscopy could form the basis of a testing instrument capable of predicting a range of properties from a single spectrum obtained from the product or from the raw material.     

Determination of physical and chemical properties and degradation of archeological Japanese cypress wood from the Tohyamago area using near-infrared spectroscopy

Here, we evaluated the application of near-infrared (NIR) spectroscopy for estimating the degradation level of archeological wood samples from the Tohyamago area, the dendrochronological ages of which were also determined. The wood samples were radially cut from three logs obtained from the Tohyamago area. NIR reflectance spectra were measured from the tangential faces of air- and oven-dried wood samples using a Fourier transform NIR spectrophotometer. The second derivative spectra within the wavenumber range of 6400–5200 cm^?1, in which the effect of moisture content in wood is suspected to be insignificant, showed a characteristic behavior with age. By comparing the second derivative spectral change in our wood samples with that in wood degraded by aging, thermal treatment, fungal attack, and lightning reported in the literature, we found that the second derivative spectra of wood samples from one log was similar to those of wood degraded by hygro-thermal treatment, whereas those of wood samples from another log was similar to those of wood degraded by brown-rot fungi. The physical and chemical properties of archeological wood were well predicted using a combination of partial least square regression analysis and NIR spectroscopy.     

近红外光谱分析技术在木材机械性能检测中的研究进展

近红外光谱技术具有快速、无污染、成本低廉、准确性高等优点,相比其他无损检测方法,被广泛应用于农业、医学、化工、造纸等各个领域。国内外许多科研工作者在木材材性分析和检测方面也作了大量的探索。本文主要介绍木材材性分析的重要性、近红外光谱技术的基本原理和特点,国内外林业科技工作者在辐射松、蓝桉、火炬松和粗皮桉等不同树种木材的抗弯强度、抗弯弹性模量、密度和压缩强度等物理力学性质检测方面所做出的贡献和取得的进展,通过介绍可以看出NIR技术具有很大的潜能,它可以快速、准确的获悉木材的性质,从而对木材进行科学合理的利用。     

近红外光谱结合支持向量机快速识别树种

利用阿达玛变换近红外光谱结合支持向量机,对制浆造纸常用木材树种的快速识别进行研究。将各树种近红外光谱先进行多点平滑和标准正态变换预处理以消除噪音干扰和光散射导致的测量偏差,然后基于不同建模策略建立一对多和一对一两种支持向量机模型,考察这两种模型对多树种属间分类和种间分类的预测能力,并与传统的偏最小二乘判别分析分类法进行对比。结果表明,支持向量机预测模型对桉木、相思木、杨木、水杉等树种的属间分类正确率达到98%以上,种间分类正确率均达到95%以上,在处理复杂分类问题时模型稳健性明显优于传统分类方法,从方法上证明了近红外技术工业化应用的可能性,为进一步建立近红外在线检测木片材性分析系统奠定了基础。