基于应力波与X射线二维CT图像原木内部腐朽无损检测

木材无损检测技术是在20世纪60年代后逐步兴起的对木材性质进行非破坏性检测的技术,如今该技术已多达几十种,产生了多种多样的木材无损检测方法。为了更好地运用这些方法,找出它们的优缺点,有必要对它们检测木材内部缺陷进行试验和评价。同时使用应力波和X射线两种方法对原木内部腐朽进行检测,结果表明：应力波和X射线二维CT图像都能检测出原木内部腐朽,显示出腐朽的区域,而且能利用图像计算出腐朽区域的面积。两种方法计算出的腐朽区域的面积准确度φ都较高,但是应力波二维CT图像在其他许多方面逊于X射线二维CT图像：应力波二维CT图像对腐朽区域形状的显示不够准确,不能根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率很低;X射线二维CT图像对腐朽区域形状的显示与实际较吻合,可以根据图像辨别出腐朽的严重程度,利用图像确定腐朽面积效率高。但是X射线仪器笨重不便携,而应力波检测仪轻快便携。     

传感器数量对应力波检测原木内部缺陷精度的影响

木材无损检测技术是高效利用木材的方法之一.该文阐述了应力波法检测木材缺陷的原理,分析了传感器数量对图像的拟合度和误差率两个指标的影响.结果表明,当原木直径在20～40cm范围内时,若需对原木缺陷进行精确测量,要求图像拟合度接近90%和误差率在0.1左右时,至少需12个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量,只需确定缺陷的大致位置时,宜选用10个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时,选用6个传感器就能满足要求.图3表4参8.     

应力波在原木中传播理论的研究

对原木中微小单元进行动力学分析,确定应力波沿原木轴向传播的波动方程,应用分离变量法,得出应力波沿原木轴向传播的位移、速度、应力和应变方程。根据波动学理论中的反射和透射原理,从传播方向与界面垂直和不垂直2个方面得出界面两侧位移、速度、应力、应变的关系式。在此基础上,建立传播方向与界面垂直情况下的应力波沿原木径向或弦向传播的位移、速度、应力和应变方程。从这些方程可以得出:微小单元的位移、速度、应力和应变不仅与原木试件的弹性模量、密度有关,而且与小锤的敲击力、小锤与原木试件作用时间、敲击方向有关。     

基于应力波和阻抗仪技术的旱柳内部腐朽定量检测

利用应力波和阻抗仪两种仪器对旱柳行道树内部腐朽情况进行检测,应力波法每个断面采用10~12个传感器,阻抗仪法每个断面测试2~4个方向。结果表明：由应力波断层扫描得到的二维图像和由阻抗仪得到的阻力曲线均能较准确地反映活立木内部腐朽的位置、程度等状况,两者对应关系较好;阻抗仪每个测试方向的平均阻力与相应方向应力波传播速度之间呈现一定相关性,相关系数 r ﹥0.5;每个测试断面上的整体平均阻力与应力波平均传播速度之间有显著的相关性,相关系数 r ＝0.817。这为联合两种仪器的检测结果制定一个表征立木腐朽程度的量化指标奠定了基础。     

樟子松活立木与原木及其板材应力波传播速度的相关性研究

对樟子松活立木、原木及其板材的应力波传播速度进行检测,得出活立木与原木的应力波传播速度非常接近;樟子松原木段与其板材的应力波传播速度具有较大的相关性,相关系数为R2=0.6,因此可以通过活立木的应力波传播速度来预测原木制成板材后的应力波传播速度。     

应力波技术在古建筑木构件腐朽探测中的应用

采用应力波测定仪对西藏古建筑上的腐朽与虫蛀木构件进行无损检测和目测腐朽观察,并将两种结果进行比较.结果表明:应力波无损检测技术可以准确的判定木构件的内部腐朽与虫蛀;表层腐朽分级与无损检测结果基本一致;在古建筑维护中,可在目测基础上,再采用应力波技术检测确认,为准确更换木构件提供定量评价依据.     

传感器的数量与分布对应力波检测原木缺陷效果的影响

对取自黑龙江省带岭林区4个主要树种的10个含有2种缺陷的原木样本进行测试和分析.结果表明:当原木直径在20～40 cm范围内时,若需对原木缺陷进行精确测量,要求图像拟合度接近90%和误差率在0.1左右时,至少需12个传感器才能满足要求;当不需要对原木缺陷进行精确测量,只需确定缺陷的大致位置时,宜选用10个传感器进行测量;当仅仅需要判断原木是否存在缺陷时,选用6个传感器就能满足要求.本文通过平面几何学和统计学的基本方法研究了传感器测试平面内的分布对可测最小缺陷面积比的影响,从而找到影响因素并得出结论:在测试工作中通过目测均匀放置传感器即可以达到所要求的测试效果.     

木材内部腐朽特征识别专家系统

简单介绍了专家系统在林业上的应用 ,详细阐述了木材内部腐朽特征识别专家系统的设计过程。该系统可以为合理造材 ,提高木材的经济价值提供依据。     

立木与原木内部腐朽二维成像检测技术研究进展

随着数字技术和计算机技术的迅速发展,超声波断层扫描、应力波断层扫描、电阻成像检测、地探雷达、红外成像和射线等无损检测技术及设备也有新的发展.本文着重论述国内外立木腐朽二维成像检测方法及其应用以及常用的无损检测仪,为无损检测技术在我国立木腐朽检测中的应用提供参考.     

杨树与落叶松原木中应力波的不同传播速度

通过应力波测试仪对健康的杨树和落叶松原木试件进行检测试验,研究应力波在这2种原木试件中径向、弦向和纵向(原木心材和边材)传播速度之间的关系以及径向传播速度和直径、弦向传播速度和检测角之间的相关关系.结果表明:在这2种树种中,应力波径向传播速度和原木直径呈正相关,原木纵向边材传播速度比相应心材中的要大,弦向传播速度与检测角呈现二次函数关系.通过试验分析得出应力波在原木纵向心材和边材传播速度与径向传播速度比的域值.     

Decay Detection of Ancient Wood Rafters in Tibet by Stress Wave Testing Method

Visual classification and stress wave non-destructive testing technology were adopted to evaluate the decay status of ancient Populus wood members （rafters） replaced from the Potala Palace. The decay status of wood members was evaluated by stress wave testing and visual observation. For most of the ancient wood members, the evaluation results by two methods were consistent with each other. Also stress wave testing techniques can find the internal wood member decay to eliminate the hidden hazard for ancient wood members, and offer relatively accurate quantitative information for the safety status of ancient wood members. Thus during the maintaining for ancient architectures, visual observation combined with stress wave testing techniques is a good way to evaluate the degradation of ancient wood members.     

Research on Stress Wave Tomography of Spruce Logs with Artificial Defects under Different Number Sensors

In order to raise the precision of stress wave imaging technology(SWIT),under the conditions of different area and outline of simulated cavity defects in timber discs of spruce,different number of used sensors,the relationship between imaging graph defects and real defects is studied. The result shows:SWIT can display graph of defects,the precision of imaging graph relates to rate of real defect area and area of the tested wood cross section,the number of used sensors and outline shape of the defects.When the rate rises from 1.6% to 25.0%,the relative error of graph defect area and real defect area drops from 22.6%to 9.7%.When the number of used sensors is from 6 to 24,the graph of SWIT can show the existence of real defect. But the number of sensors used influences the precision of SWIT.Outline shape of defects has certain effect on detection of defects.Under the condition of the same defect area,the defects of long and narrow shape are easy to be shown by graph.The relation error of defect area of suborbicular shape is smaller than that of long and narrow shape.     

不同数量传感器下云杉模拟缺陷材应力波成像规律探讨

以云杉原木圆盘为对象,研究不同面积、不同轮廓形状的空洞缺陷及用不同数量传感器情况时应力波成像技术检测缺陷图像与实际缺陷的关系.结果表明:应力波成像系统可以直观显示木材内部缺陷,其检测精度与空洞等实际缺陷面积和被测木材的截面积比率、使用传感器数量及空洞等缺陷轮廓形状有关;当空洞实际面积与被测木材截而积比从1.6％上升到25.0％时,应力波成像系统显示缺陷图像面积与实际缺陷面积相对误差从22.6％下降到9.7％;成像用传感器数量在6～24个之间时,应力波成像系统均能显示空洞等缺陷的存在,但成像用传感器的数量会影响检测精度;缺陷轮廓形状对应力波成像有一定影响,缺陷面积一定时,狭长形缺陷容易被检出,近圆形缺陷检测相对误差小.     

应力波用于木材和活立木无损检测的研究进展

在简单介绍应力波无损检测技术的基本原理、特点以及目前应力波主要的检测设备同时,对国内外应力波无损检测技术在木材和活立木领域的研究进展做了叙述,分析了现阶段应力波无损检测技术存在的问题,并对应力波无损检测技术进一步发展做了展望。     

结构用材应力波无损评价研究现状与展望

在介绍结构用材使用及发展状况的同时,对国内外应力波无损评价技术在木结构及结构用材领域的研究进行阐述,具体介绍应力波技术在木结构、结构用原木、锯材和胶合材方面的应用,最后对结构用材应力波无损评价的进一步发展进行展望。     

应力波和超声波在立木无缺陷断面的传播速度

为进行立木无损健康检测,采用Arbotom应力波成像系统、Resistograph针式阻抗仪和RSM-SY5超声仪对4个树种共计120株树分断面进行测试,研究超声波和应力波在立木108个无缺陷断面传播速度变化规律,并对比分析二者的差异和相关性。结果表明:1)采用8个测点对立木测试时,超声波和应力波在立木无缺陷断面具有类似的传播规律,即沿Path A(相邻两传感器)传播时速度最低,沿Path D(径向传播)传播时速度最高,从Path A到Path D传播速度呈递增的变化趋势;2)对于小叶杨、榆树、旱柳、水曲柳4种立木,Arbotom测得的无缺陷断面应力波径向传播速度平均值分别为788.46,1 025.45,940.62和1 146.06 m.s-1;RSM-SY5测得的超声波径向传播速度平均值分别为1 159.57,1 537.5,1 323.15和1 558.6 m.s-1;3)尽管Arbotom和RSM-SY5测得的应力波和超声波传播速度差值较大,但二者的径向传播速度具有显著正相关性,决定系数R2均在0.77以上,因此采用这2种仪器对立木进行无损检测都是可行的。     

应力波在木材内部传播时间特性研究

在确定传感器布置方式及数量的基础上,通过敲击不同位置源传感器,测试未钻孔木圆盘试样应力波传播时间,在同一试样钻一定直径孔洞,测试应力波传播时间;在源传感器位置相同的条件下,分别测试出有孔洞、无孔洞传播时间-目标传感器位置曲线,对比分析应力波在有孔洞木材内部传播时间变化的特点,实现对木材内部孔洞定性判别.