木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究歷史、現(xiàn)狀和展望

應(yīng)鑫蕾

摘 要：隨著退耕還林政策的實(shí)施，我國(guó)近年來(lái)樹(shù)木面積不斷擴(kuò)大，但社會(huì)消耗量也越來(lái)越大，而木材的無(wú)損技術(shù)也在不斷發(fā)展，因此要求我們要充分利用木材。本文主要研究木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的研究歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為以后的進(jìn)一步研究提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：木材；無(wú)損檢測(cè)；研究；現(xiàn)狀

中圖分類(lèi)號(hào)：S763 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 收稿日期：2015-11-12

一、目視檢測(cè)簡(jiǎn)介

木材無(wú)損檢測(cè)方法中目視檢測(cè)是使用最早、最簡(jiǎn)單的方法，該方法主要是通過(guò)人眼進(jìn)行目測(cè)，對(duì)木材表面各種影響強(qiáng)度或相關(guān)性能的缺陷進(jìn)行評(píng)估。目視檢測(cè)需要操作人員具有豐富的經(jīng)驗(yàn)；而且，木材內(nèi)部的結(jié)構(gòu)形態(tài)無(wú)法通過(guò)肉眼進(jìn)行判斷，因此無(wú)損檢測(cè)方法在木材檢測(cè)方面能發(fā)揮很好的作用。

二、國(guó)內(nèi)外研究歷史及現(xiàn)狀

1.國(guó)內(nèi)外應(yīng)力波檢測(cè)的應(yīng)用研究情況

應(yīng)力和應(yīng)變擾動(dòng)以應(yīng)力波作為傳播形式，在可變形固體介質(zhì)中機(jī)械擾動(dòng)表現(xiàn)為質(zhì)點(diǎn)速度的變化和相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的變化。應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)的變化以波的方式傳播，稱(chēng)為應(yīng)力波。應(yīng)力波的敏感性使其在木材中傳播時(shí)會(huì)受到木材內(nèi)部缺陷的影響，檢測(cè)應(yīng)力波的傳播時(shí)間變化能判斷木材的內(nèi)部情況。20世紀(jì)60年代，國(guó)外學(xué)者開(kāi)始利用應(yīng)力波對(duì)木材進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

1988年，Ross J.R.等采用應(yīng)力波檢測(cè)方法研究木材的彈性模量、應(yīng)力波速度和木材密度的關(guān)系，為木材中的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究提供了理論基礎(chǔ)。1994年，Ross J.R.等利用應(yīng)力波技術(shù)，根據(jù)應(yīng)力波在板材間傳播時(shí)間的差異性辨別木材是否存在缺陷。2003年，Wagner等運(yùn)用應(yīng)力波技術(shù)，結(jié)合回歸分析法，對(duì)美國(guó)花旗松進(jìn)行研究，得出應(yīng)力波傳播速度和彈性模量之間的關(guān)系，并建立起應(yīng)力波速度與動(dòng)態(tài)彈性模量之間的相關(guān)性。2005年國(guó)內(nèi)學(xué)者林文樹(shù)等經(jīng)分析得出超聲波與應(yīng)力波均受木材密度、孔洞大小及數(shù)量等因素影響，由此判斷出木材的內(nèi)缺陷。

2.國(guó)內(nèi)外超聲波檢測(cè)的應(yīng)用研究情況

20世紀(jì)60年代，超聲波開(kāi)始被用來(lái)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。2000年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)外越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)超聲波技術(shù)進(jìn)行研究：李華和劉秀英利用超聲波檢測(cè)儀對(duì)大鐘寺博物館鐘架進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)測(cè)定鐘架木材的彈性模量，對(duì)鐘架木結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度的變化做出評(píng)估。

3.國(guó)內(nèi)外X射線(xiàn)檢測(cè)的應(yīng)用研究情況

1963年，法國(guó)利用X射線(xiàn)首先對(duì)木材的密度進(jìn)行檢測(cè)。2000年有學(xué)者將挪威云杉節(jié)子與密度的模型采用X射線(xiàn)和CT成像技術(shù)建立，并得到模型與破壞強(qiáng)度和彈性模量之間的相關(guān)性。2003年，Kelley等運(yùn)用先進(jìn)的近紅外光譜技術(shù)研究了火炬松在不同高度及不同徑向時(shí)的化學(xué)成分和物理學(xué)性質(zhì)，利用多元統(tǒng)計(jì)方法對(duì)木材中的成分含量進(jìn)行預(yù)測(cè)。馮星球等采用X射線(xiàn)檢測(cè)人造板材密度，得出平均值和最大值在厚度方向上和密度梯度上。2007年，孫麗萍等提出X射線(xiàn)檢測(cè)原木的無(wú)損檢測(cè)方法。

4.國(guó)內(nèi)外機(jī)械應(yīng)力檢測(cè)的研究進(jìn)展情況

1963年，機(jī)械應(yīng)力分等方法應(yīng)用于規(guī)格材料等分，機(jī)械應(yīng)力分等方法使木材的利用率得到提高。美國(guó)最早的分等方法只是用來(lái)評(píng)價(jià)木板材的剛度。隨著該研究的不斷深入，20 世紀(jì)70年代，有學(xué)者研究出了木材剛度與強(qiáng)度之間的相互關(guān)系。

三、木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、專(zhuān)家系統(tǒng)及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)主要朝著小型化、智能化、自動(dòng)化、聯(lián)機(jī)化方向發(fā)展，主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面。①用于便攜式木材性質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的研制。由于木材結(jié)構(gòu)的特殊性、生產(chǎn)的季節(jié)性和分布的地域性，要求木材無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、方便、靈活。②木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)相結(jié)合。對(duì)木材性質(zhì)檢測(cè)的復(fù)雜性及樹(shù)種的多樣性，要求木材無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)與木材性質(zhì)專(zhuān)家系統(tǒng)相結(jié)合，使檢測(cè)系統(tǒng)能夠迅速判斷和分析被檢測(cè)木材的有關(guān)性質(zhì)。③木材無(wú)損檢測(cè)的聯(lián)機(jī)化。目前，由于木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)相對(duì)較多，而且各種檢測(cè)技術(shù)都存在不同程度的缺陷，這就要求采用多種方法對(duì)木材特性進(jìn)行聯(lián)合檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

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