[发明专利]一种基于微波透射原理的木材含水率检测装置及方法

说明书

本发明公开一种基于微波透射原理的木材含水率检测装置及方法，应用于无损检测领域，针对现有技术对木材含水率检测精度太低的问题；本发明采用微波透射系数的幅值和相位共同表征木材的含水率，并将微波透射系数的幅值和相位与木材含水率表示为线性方程；采误差最小平和确定该线型方程微波透射系数的幅值两参数的待定系数；采用本发明的装置及检测方法，有效地提高了木材含水率检测精度。

技术领域

本发明属于无损检测领域，特别涉及一种木材含水率检测技术。

背景技术

木材工业是我国工业经济的基础产业，是当今世界的四大原材料(钢材、水泥、木材、塑料)中唯一可以再生和循环利用的绿色材料，在工业经济的发展中有着极其重要的作用。建筑、交通、轻工、造纸等行业的发展，都与木材工业密不可分。随着现代工业和科学技术的发展，木材的用途越来越广泛，同时，社会对木材及木材产品的质量要求越来越高。面临世界森林资源日益减少所带来的环保和生态问题，如何有效地利用木材资源，降低能耗、提高木材和木制品的加工质量，已引起各国政府的广泛关注。木材干燥是保障和改善木材品质，减少木材损失，提高木材利用率的重要环节。木材含水率时木材干燥过程中的重要指标之一，木材含水率值达到干燥工艺要求是木材干燥的最终目标，是提高木材干燥质量、缩短干燥周期，给木材干燥企业带来可观经济效益的关键所在。因此，掌握好木材产品的含水率对整个木材工业的发展都是十分必要的。

现有的木材含水率检测的检测方法分为直接法和间接法两种：

1、直接法测量含水率

在通常情况下，对物质含水率的标准计算一般应用直接法，即通过干燥法或化学法。其含水率公式为：

式中M₁为被测样品干燥前的重量；M₂为被测样品干燥后的重量。

(1)干燥法

此种方法是使用电烘箱对被测物质进行加热，使物质中的水分蒸发从而检测水分。通过计算被测样品加热前后的重量的变化就检测出被测样品的水分含量。由于其精度高，通常作为含水率检测的标准。但是干燥法费时，同时不能在线测量。

(2)蒸馏法

此方法是将蒸馏液与样品的粉末混合放入蒸馏瓶中。蒸馏液不能溶于水且混合后沸点变低，在加热之后混合物中的水会蒸馏出来。该方法的缺点是可测样品少，试剂成本高。

2、间接法测量含水率

(1)电阻法

通常情况下，经过干燥后的物质的电阻都很大，而水的电阻相对小很多，因而当被测物质的含水率变化时，必然将会改变其导电能力。通过测量其电阻表征其含水率。该方法的缺点是不能测量高含水率和电介质。

(2)红外线法

这种测量方法的理论基础是比尔定律。其原理是：当水分受到1.64pm或1.94pm波长的红外辐射时，水分会有强烈的吸收带，测量通过被测样品的红外线的光强测量被测样品的含水率。该方法的缺点是测量设备结构复杂，价格昂贵，难以大规模工业应用。

(3)射线法

这种方法的原理是不同波长的近红外光照射到不同的分子是会有不同特征的吸收。漫反射的光强与被测物质中成分有关。该方法操作简单，测量快速，但是该方法只能测量表面的含水率。

(4)电容法

被测物质含水时其相对介电常数是介于绝干物质和水之间的。保证电容器的极板面积和扳机之间的距离都不变时，通过测量改变了的电容值就可以计算出被测样品的相对介电常数，进而获得被测样品的含水率的大小。这种方法的缺点是影响检测结果的因素较多，且电极极易受腐蚀。

(5)微波法