[发明专利]一种活立木强度的无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种活立木强度的无损检测方法。

背景技术

活立木强度的检测主要是要利用敲击、电流脉冲等手段在活立木的木质部区域产生机械波，并根据材料弹性模量E与机械波传播速度V及材料密度ρ之间存在的关系E＝V²ρ来计算弹性模量E_d，其中，所述E_d为活立木的弹性模量，最终实现对活立木强度的检测。

目前，在活立木检测过程中，密度测定的方法是：将活立木伐倒，然后使用刀、锯等工具截取原木段、圆盘或木块进行传统方式测定，即根据公式：密度等于质量与体积的比值。这种方法存在的缺点包括如下几点：

(1)需要将活立木伐倒后才能测定密度，活立木在测定后即停止了生长，造成林木资源的浪费；

(2)伐倒活立木和截取原木段、圆盘或木块的过程劳动强度大，持续时间长，并且需要采取一定的防护措施，以保障人员的安全；

(3)需要携带油锯等笨重工具，且操作过程要考虑天气及环境条件，故野外作业能力弱。

(4)因要伐倒活立木才能测定其密度，所以测量的样木株数不能太多，故不能真实反映所检测对象的整体信息。

(5)需要伐倒活立木的前提决定了不可能开展经常性的检测，使得活立木检测对树木生长过程中木材性质的长期连续监测能力低。

(6)整个检测过程繁琐，检测速度慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种活立木强度的无损检测方法，该方法在不伐倒活立木的情况下就可以实现对活立木强度的直接检测，最大程度上减少了对活立木的破坏，既保证了检测结果的准确，又保证了活立木的正常生长。

为了解决上述问题，本发明提供了一种活立木强度的无损检测方法包括如下步骤：

步骤1：选择待测活立木，在待测区域测定机械波的传播速度V；

步骤2：在上述待测区域内沿径向取直径为3～12mm的连续且完整的树芯；

步骤3：现场称量树芯的质量，并测量树芯的体积，得到树芯的密度ρ；

步骤4：根据公式E＝V²ρ计算出弹性模量E_d；其中，所述E_d为活立木的弹性模量。

优选地，所述步骤3也可以是将获取的树芯现场密封保存后在适当的时间内称量树芯的质量，并测量树芯的体积，得到树芯的密度ρ。

优选地，所述步骤1中机械波的传播速度通过第一传感器和第二传感器测量，所述步骤2中树芯的取芯位置位于该第一传感器和第二传感器之间。

优选地，所述步骤2中取得的所述树芯的长度与所述第一传感器和第二传感器插入到所述活立木的树干的深度一致。

优选地，所述步骤2中所取得的所述树芯的长度为所述活立木的树干径向方向的长度。

优选地，在所述步骤2中通过一取芯装置进行取芯，该取芯装置包括：柱状空心钻头和取芯器，该钻头的内径小于或等于12mm，钻头的前端部分开始有外螺纹刀刃，取芯器设置在所述钻头的内部，取芯器上标有刻度。

优选地，所述钻头的后端还设置有用于旋转所述钻头的旋转手柄。

本发明具有如下优点：

(1)因为不需要伐倒活立木，而且所钻的孔径小(3～12mm)，且树木在钻孔后会通过愈伤组织迅速恢复孔洞微创，上述测定对活立木的健康生长无影响，有利于培育大径级的活立木和避免林木资源的浪费；

(2)测量密度工作的劳动强度小，所需设备简单，一人即可完成；

(3)本发明采用的取芯装置体积小，携带方便，且操作过程不需要考虑天气及环境条件，故野外作业能力强；

(4)可以实现对大样本的活立木资源进行强度性质评估，且检测速度快，检测精度和可靠度高，能真实反映所检测对象的整体信息。

(5)就某一活立木而言，可以实现多次、多部位的测定，实现“精细检测”；

(6)采用本发明的检测方法，能够对活立木开展经常性的检测，大大提高了活立木检测对树木生长过程中木材性质的长期连续监测能力，更好的实现林木资源定向培育和合理利用目标；

(7)采用本种测定密度的方法后，整个无损检测过程简单、易于操作，并且在现场就能获得结果，大大方便了检测后的其它后续工作；

(8)检测速度快，较以往方式节省80％的时间；

(9)就同一活立木(材料)而言，采用本发明的检测方法，所测得的E_d与采用标准试样在实验室力学试验机测得的静态弹性模量两者之间的平均误差较采用以往方法减小约15％；两者之间的相关系数R提高约13％。