木材无损检测的主要方法

[摘　要]无损检测木材或木质材料的物理力学性质,利用当今的物理方法和手段快速测量出木材及木质材料的尺寸、规格、表面形状和基本物理力学性.本文中主要介绍了木材无损检测的主要方法.

[关 键 词]　木材无损检测方法

[中图分类号]　S781[文献标识码]　A[文章编号]　1003-1650(2014)04-0095-01

木材无损检测技术是一门新兴的、综合性的木材非破坏性检测技术,传统的木材物理、力学性质检测大都是采用检测仪器或力学试验机对规定尺寸、规格、表面形状或所能承受的最大载荷.这种方法检测时间长、条件苛刻、稳定性和重现性差,且不适于非破坏、在线生快速检测.无损检测木材或木质材料的物理力学性质,可在不破坏木材及木质材料的本身形状、原有结构和原有动力状态的前提下,利用当今的物理方法和手段快速测量出木材及木质材料的尺寸、规格、表面形状和基本物理力学性.

一、木材无损检测的主要方法有

1.X射线摄影检测法：主要原理是利用射线穿透不同木材部位时的吸收和衰减效应的不同,并根据感光底片上的不同记录来分析和判断木材的某些性质.

2.核磁共振法：利用木质材料内部的极性分子或水分子对核磁共振光谱的吸收性质形成核磁共振谱图,或形成核磁共振光谱图象,从而非破坏地观察木质材料内部的结构、缺陷或有价值的信息.

3.超声波检测法：利用超声波在物质中传播会发生衰减的现象,且其纵速与介质的密度、超声弹性模量的相关关系,在测量出超声波速度和后,推算出木材的弹性模量,并根据弹性模量与力学性质的正相关性,估算出被测木材的机械强度.

4.机械应力检测法：是采用机械方法施加恒定变形（或力）被测试材上,测得相应的载荷（或变形）,由计算机系统计算出试材的弹性模量和抗弯强度,并可用于成材的在线应力分析.

5.微波检测法：利用微波在不同介质中的传播速度和衰减速度的不同,研究木材不同方向和不同部位的差异,常用透射、反射、定波和散射类仪器来检测.

6.振动检测法：根据木材度件的振动特性与弹性模量之间的相关关系,对试件加横向振动的减幅率及质量,经计算机数据处理后显示出试材的弹性模量.

7.冲击应力波检测法：利用撞击在木材或木质构件内部产生的机械波的传播,并根据木质构件的弹性模量E与应力波速度u和木质材料密度D之间存在着如下关系：E等于u2D/g,而通过测量应力波传播速度来确定木质材料的弹性模量,最终估算出木质材料的力学强度.

8.红外线检测法：利用木材中的极性基团或木材中的水分子对红外光能量的吸收强弱来判断该物质的数量多少或疏密.

9.声发射（AE）检测法：木质材料受外力或内力作用产生变形或断裂时,会以弹性波的形式释放出应变能,利用电子仪器应变能反反映的声发射信号并由此判断木质材料内部的裂纹、缺陷、结构变化、破坏先兆等材料的内部动态信息.

二、无损检测技术应用

通过研究纵波声速确定不同种类木材的物理、形态学及力学性质之间的相互关系.研究确定木材超声脉冲传播速度与木材强度之间的相关关系,最终非破坏地确定木材超声脉冲传播速度与木材物理、力学性质的关系.利用应力波检测成材强度的原理是,冲击成材端部并利用在工件内部所形成的应力波来按比例参数自动计算和记录成材硬度和强度,并对其进行分等.采用频谱分析器通过木材纵向振动测定木材的弹性模量.利用有限分析法研究两种应力分等装置在估测木材弹生模量进的精度及影响因素,指出支撑条件和木材端部性能对测试结果影响较大.利用测定打击间的频率计算木材的动弹生模量.其原理是,在一端打击木材端面,从使其产生纵向振动,在另一端用传声捕捉器---声检偏振器测定其基本振频.根据木材弯曲、扭转复合振动可测定木材的弹性模量和剪切弹性模量.利用纵向应力波法预测锯材和指接层积材的弹性模量和抗拉强度.用有限元模型表示非均质锯材的动态特性,研究在应力分等机上的非均质锯材动态特性,找出速度对测试准确度的影响.利用应力波测定立木性质并对测定方法和应力波的传播途径进行研究,得到如下结果（1）两个测量点之间的木材性质,可用测量的时间差来描述；（2）可改进时间差测量的重复性；（3）可将测定时间差方法用于较大横切面的原木；（4）测量的时间差受应力波传播途径的影响.

用几种无损检测技术测定成材弹性模量,并做了对比试验,结果是所测的20块成材试件的弹性模量与静曲MOE比较,都有较强的相关性.对提高应力分级的机械效率问题进行了研究,提出采用三种不同频率区域的方法预测和改善木材应力分级过程,并得到了木材抗弯断裂模量与弹性模量的相关系数.利用纵振法测出的声固有频率和成材产品求出木材的弹性模量,通过近红外线照射,对木材进行无损检测,研究其扩散反射、透过指向特性.