木材無損檢測的主要方法

[摘 要] 無損檢測木材或木質材料的物理力學性質，利用當今的物理方法和手段快速測量出木材及木質材料的尺寸、規格、表面形狀和基本物理力學性。本文中主要介紹了木材無損檢測的主要方法。

[關鍵詞] 木材 無損檢測 方法

[中圖分類號] S781 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2014)04-0095-01

木材無損檢測技術是一門新興的、綜合性的木材非破壞性檢測技術，傳統的木材物理、力學性質檢測大都是采用檢測儀器或力學試驗機對規定尺寸、規格、表面形狀或所能承受的最大載荷。這種方法檢測時間長、條件苛刻、穩定性和重現性差，且不適于非破壞、在線生快速檢測。無損檢測木材或木質材料的物理力學性質，可在不破壞木材及木質材料的本身形狀、原有結構和原有動力狀態的前提下，利用當今的物理方法和手段快速測量出木材及木質材料的尺寸、規格、表面形狀和基本物理力學性。

一、木材無損檢測的主要方法有

1.X射線攝影檢測法：主要原理是利用射線穿透不同木材部位時的吸收和衰減效應的不同，并根據感光底片上的不同記錄來分析和判斷木材的某些性質。

2.核磁共振法：利用木質材料內部的極性分子或水分子對核磁共振光譜的吸收性質形成核磁共振譜圖，或形成核磁共振光譜圖象，從而非破壞地觀察木質材料內部的結構、缺陷或有價值的信息。

3.超聲波檢測法：利用超聲波在物質中傳播會發生衰減的現象，且其縱波波速與介質的密度、超聲彈性模量的相關關系，在測量出超聲波速度和后，推算出木材的彈性模量，并根據彈性模量與力學性質的正相關性，估算出被測木材的機械強度。

4.機械應力檢測法：是采用機械方法施加恒定變形（或力）被測試材上，測得相應的載荷（或變形），由計算機系統計算出試材的彈性模量和抗彎強度，并可用于成材的在線應力分析。

5.微波檢測法：利用微波在不同介質中的傳播速度和衰減速度的不同，研究木材不同方向和不同部位的差異，常用透射、反射、定波和散射類儀器來檢測。

6.振動檢測法：根據木材度件的振動特性與彈性模量之間的相關關系，對試件加橫向振動的減幅率及質量，經計算機數據處理后顯示出試材的彈性模量。

7.沖擊應力波檢測法：利用撞擊在木材或木質構件內部產生的機械波的傳播，并根據木質構件的彈性模量E與應力波速度u和木質材料密度D之間存在著如下關系：E=u2D/g，而通過測量應力波傳播速度來確定木質材料的彈性模量，最終估算出木質材料的力學強度。

8.紅外線檢測法：利用木材中的極性基團或木材中的水分子對紅外光能量的吸收強弱來判斷該物質的數量多少或疏密。

9.聲發射（AE）檢測法：木質材料受外力或內力作用產生變形或斷裂時，會以彈性波的形式釋放出應變能，利用電子儀器應變能反反映的聲發射信號并由此判斷木質材料內部的裂紋、缺陷、結構變化、破壞先兆等材料的內部動態信息。

二、無損檢測技術應用

通過研究縱波聲速確定不同種類木材的物理、形態學及力學性質之間的相互關系。研究確定木材超聲脈沖傳播速度與木材強度之間的相關關系，最終非破壞地確定木材超聲脈沖傳播速度與木材物理、力學性質的關系。 利用應力波檢測成材強度的原理是，沖擊成材端部并利用在工件內部所形成的應力波來按比例參數自動計算和記錄成材硬度和強度，并對其進行分等。采用頻譜分析器通過木材縱向振動測定木材的彈性模量。利用有限分析法研究兩種應力分等裝置在估測木材彈生模量進的精度及影響因素，指出支撐條件和木材端部性能對測試結果影響較大。利用測定打擊間的頻率計算木材的動彈生模量。其原理是，在一端打擊木材端面，從使其產生縱向振動，在另一端用傳聲捕捉器---聲檢偏振器測定其基本振頻。根據木材彎曲、扭轉復合振動可測定木材的彈性模量和剪切彈性模量。利用縱向應力波法預測鋸材和指接層積材的彈性模量和抗拉強度。用有限元模型表示非均質鋸材的動態特性，研究在應力分等機上的非均質鋸材動態特性，找出速度對測試準確度的影響。利用應力波測定立木性質并對測定方法和應力波的傳播途徑進行研究，得到如下結果（1）兩個測量點之間的木材性質，可用測量的時間差來描述；（2）可改進時間差測量的重復性；（3）可將測定時間差方法用于較大橫切面的原木；（4）測量的時間差受應力波傳播途徑的影響。

用幾種無損檢測技術測定成材彈性模量，并做了對比試驗，結果是所測的20塊成材試件的彈性模量與靜曲MOE比較，都有較強的相關性。對提高應力分級的機械效率問題進行了研究，提出采用三種不同頻率區域的方法預測和改善木材應力分級過程，并得到了木材抗彎斷裂模量與彈性模量的相關系數。 利用縱振法測出的聲固有頻率和成材產品求出木材的彈性模量，通過近紅外線照射，對木材進行無損檢測，研究其擴散反射、透過指向特性。

參考文獻

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