[发明专利]一种松木质地检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材质量检测方法，尤其是涉及一种能够精确检测松木中的孔洞的位置及大小的松木质地检测方法。

背景技术

无损检测技术是近年来发展迅速的木材质地检测方法，可在不破坏木材本身形状、结构、位置的前提下，快速测定木材物理力学性能。应力波木材无损检测技术可在不破坏木材使用性能的前提下，快速的检测出木材的尺寸、规格和基本物理性质等，基于此优点，应力波无损检测技术近几年越来越受到重视。

应力波可以用于检测直径粗的木材或大树的质地，但是，应力波存在一些缺点，如该方法无法准确判断孔洞的大小及在树干内的相对位置，很多木料或者是活树，由于虫蛀等原因形成内部中空结构。如果这样的木料应用在建筑中，那么随着时间的延长，内部孔洞会逐渐腐烂导致建筑应力结构发生变化，导致建筑倒塌事故，给老百姓的人身安全带来威胁。

中国专利授权公开号：CN102706963A，授权公开日2012年10月3日，公开了一种古树及古建筑木结构内部腐朽应力波无损探测装置，该装置包括多个传感器、传感器固定装置、力锤、微损型针式连接器、数据处理系统和木材内部腐朽断层成像软件，所述传感器、所述数据处理系统与安装有所述成像软件的计算机通过若干根导线连接。该发明存在无法准确确定孔洞的位置及孔洞的大小的不足。

发明内容

本发明的发明目的是为了克服现有技术中的应力波检测方法无法准确确定孔洞的位置及孔洞的大小的不足，提供了一种能够精确检测松木中的孔洞的位置及大小的松木质地检测方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种松木质地检测方法，一种用于松木质地检测的松木检测装置包括声表面波装置、测距传感器和若干个应力波传感器；应力波传感器、测距传感器和声表面波装置上分别设有用于与计算机电连接的数据接口；所述声表面波装置包括计数器、振荡器和声表面波谐振器；振荡器和声表面波谐振器构成振荡回路，计数器与振荡回路电连接，计数器上设有用于与计算机电连接的数据接口，声表面波谐振器上设有两个电极，测距传感器设于一个电极上；所述检测方法包括如下步骤：

(1-1)预先在计算机中设有随机共振系统模型和孔洞壁厚预测模型；

在计算机中设定的n个取值范围与标准信噪比谷值的绝对值A_i的对应关系，i=1，L，n；设定误差阈值d，设定声表面波检测阈值S；其中，是孔洞的直径，是孔洞所在位置的松木直径；

(1-2)将松木的两端分别设为起始端和末端，将脉冲锤和各个应力波传感器沿松木的圆周方向固定在起始端的外周面上；

(1-3)脉冲锤敲击松木外周面，松木内部产生应力波，将各个应力波传感器检测的应力波信号输入到计算机中，计算机计算各个应力波信号的平均值，得到应力波平均信号；

(1-4)在应力波平均信号中，提取1个完整的应力波脉冲信号，将0至110ms内的所述应力波脉冲信号I(t)输入随机共振系统模型中，使随机共振系统模型发生共振；计算机利用信噪比计算公式计算输出信噪比SNR；

随机共振技术目前已在检测数据特征值提取领域崭露头角。该理论是由意大利物理学家Benzi于1981年提出的，用以解释地球远古气象冰川期与暖气候期周期交替出现的现象。随机共振具有三要素：非线性系统、弱信号和噪声源。从信号处理角度考虑，随机共振是在非线性信号传输过程中，通过调节噪声的强度或者系统其它参数，使系统输出达到最佳值，实际上也可以认为是输入信号、非线性系统、噪声的协同状态。

一般情况下，双稳态模型中输入外力可以认为是理想电子鼻系统的信号，噪声是检测过程中引入的信道噪声，而双稳态系统的输入(信号加噪声)作为电子鼻系统实际的检测信号。在激励噪声的激励下，系统产生随机共振，此时输出信号大于输入信号，因而起到了信号放大的作用。同时，随机共振将部分检测信号中的噪声能量转换到信号中去，因而有效的抑制了检测信号中的噪声量。因此，随机共振系统相当于提高了提高输出信号信噪比的作用，信号、激励噪声和双稳态系统可以看做是一个高效信号处理器。在以上技术基础之上，随机共振系统输出信噪比分析技术可以较好的反应被测样品的本质特征信息。

随机共振输出信噪比特征信息反映的是被测样品的本质信息，该特征信息不随检测方法或者重复次数的限制而改变，只与样品的性质有关，有利于样品性质的标定，提高检测精度。

随机共振分析方法重现性好，重复100次计算，输出的结果误差比率不超过0.1％。而单纯的应力波检测的频率信号误差率比随机共振信噪比分析后的误差比率高出数倍。