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.     

应力波断层成像诊断木材内部缺陷

采用应力波断层成像技术对杉木和胡杨木材内部缺陷进行检测,结果表明3种诊断方法均能对木材缺陷进行有效诊断,通过波速矩阵二维图像重构,能够直观显示缺陷部位、大小及形状等信息;断层图像能为树干危险性评价提供依据,但腐朽与空洞界线尚未能准确区分;应力波在健康木材断面传播途径呈规律性,在缺陷出现处应力波波速明显降低,且传播无规律性。     

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.     

基于非对称椭圆的应力波木材缺陷断层成像算法

木材中的空洞、腐朽等缺陷在很大程度上影响着木材的力学性能。为实现木材内部缺陷的无损检测,提高木材利用率,提出了一种基于非对称椭圆的木材应力波无损检测算法。选取3个不同缺陷的原木样本作为实验材料,其中两个分别为位于中心以及边缘的人工圆形缺陷,一个为偏边缘的自然缺陷,采用自制的应力波检测设备获取木材截面内的波形数据。首先根据得到的射线速度值计算分段后的线段和交点的速度值,并进行校正;然后计算射线两侧不同的控制系数,确定射线影响区域;最后根据网格单元的速度值生成断层图像。数值仿真与实测结果表明,基于非对称椭圆的应力波断层成像算法能够精确地检测出原木样本的缺陷。从重建的断层图像可以看出：与基本椭圆插值方法相比,提出的算法能够更清晰地显示缺陷的大小及位置,应用混淆矩阵定量分析,在准确率、精确度和查全率3个参数指标上分别有7.46%,4.04%和22.24%的提升。基于非对称椭圆的木材应力波无损检测算法可以提高断层图像的精度,准确反映缺陷情况,对于木材缺陷的无损检测具有较好的参考作用。     

超声波与应力波在木材内部缺陷检测中的对比研究

采用超声波和应力波分别对木材试件进行了检测,并运用SPSS软件对检测结果进行分析,结果表明：木材密度、孔洞大小及数量对两种波传播参数及动态弹性模量都有不同程度的影响。通过两种波的对比研究,得知二者对木材内部缺陷检测的灵敏度和准确度存在差异。因此在进行木材内部缺陷检测时,应结合实际情况,采用适当的检测方法,从而提高对木材缺陷盼分辨能力。     

基于射线分割的林木应力波断层成像算法

【目的】提出一种基于射线分割的林木应力波断层成像算法,研究应力波在林木横截面上的信号分布情况,提高应力波断层成像精度,准确反映林木内部缺陷的位置、大小和腐朽程度。【方法】选取4株原木样本(松树、乌桕)和4株活树样本(香樟、圆柏、柳树)进行应力波断层成像试验,利用FAKOPP应力波检测仪采集样本横截面应力波数据。首先校正采集的应力波速度,绘制应力波传播射线图,对成像区域进行网格划分;然后分割每一条应力波传播射线,基于已知射线传播速度估算待分割射线上多条线段的速度,增加应力波信号量,得到改进的应力波传播射线图;最后根据改进的应力波传播射线图估算成像区域内网格单元的速度,结合图像处理方法,生成断层图像。为验证算法的可行性,使用Resistograph微钻阻力仪评估活树内部健康状况。【结果】基于射线分割的林木应力波断层成像算法能够较准确地重建4株原木样本的断层图像。使用Resistograph微钻阻力仪对活树进行多路径钻探,与阻力曲线图相比发现,基于射线分割的林木应力波断层成像算法生成的断层成像具有较高精度。【结论】基于射线分割的林木应力波断层成像算法可提高初始网格单元速度的准确性和相关性,能够实现林木内部缺陷的高精度成像,适用于林木无损检测。     

应力波木材无损检测技术应用及研究进展

文中概述了应力波传播机理及应力波木材无损检测技术的优缺点与工作过程,介绍了现阶段木材无损检测领域内常用的几种应力波木材检测设备,对其特点进行了分析,并从力学性能检测、内部缺陷检测和影响应力波传播速度的因素3个方面对应力波木材无损检测技术的研究进展进行总结分析,预测其发展前景,以期为该领域的进一步研究提供参考。     

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。     

应力波在旱柳立木内的传播规律分析及其安全评价

应用应力波对东北林业大学校园内的40株旱柳进行检测,获取样本树120个横断面的二维应力波图像及波速矩阵.依据图像,把立木横断面腐朽状况分为尤腐朽、心腐、边腐、心腐边腐共存断面等4类.进一步分析表明:应力波在健康立木横断面内径向传播速度最快,并且波从某一传感器到其余传感器(按顺时针计)的速度变化是先增后减的趋势;立木腐朽会导致应力波传播速度降低,应力波在心腐立木横断面内传播趋势不是先增后减,而变成非常平坦的曲线.因此,可以利用应力波波速的变化来对立木内部腐朽进行估计.另外,根据应力波检测成像结果可以识别腐朽面积及位置,并能够依据断面t/R值对旱柳行道树的安全性进行初步评价.     

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.     

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.     

原木内部腐朽应力波二维图像的获取与分析

应用Arbotom应力波检测系统,对东北林区3个针叶树种(云杉、冷杉、落叶松)和9个阔叶树种(白桦、色木、椴木、杨木、水曲柳、核桃楸、榆木、铁木和柞木)的原木内部腐朽进行检测,并对原木内部腐朽面积的实际估算值和检测估算值进行比较分析.结果表明:Arbotom应力波无损检测系统可以获取原木内部腐朽的二维图像,但检测准确率较低,建议采用多点测量和改进应力波测试仪器,以提高检测准确率.     

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。     

应力波法检测活立木品质的研究进展

介绍了应力波无损检测方法的基本原理以及采用该方法检测活立木品质的研究进展情况,阐述了应力波检测用于活立木品质研究的趋势。     

应力波评价活立木材质的研究与进展

论述了应力波在活立木中传播的理论依据以及在检测活立木力学性质方面的研究进展,以一套典型的检测装置为例说明实际的检测方法,并对冲击应力波评价活立木力学性质的发展趋势进行了预测.