淺析木材及人造板物理力學(xué)性能無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

羅玉芬　馮沁雄

【摘要】：無(wú)損從字面上來(lái)理解就是沒(méi)有損壞，那么無(wú)損檢測(cè)的意義也就顯而易見(jiàn)的，就是在不損壞需要進(jìn)行檢測(cè)的物品，讓其在接受檢查后還能夠正常的使用的前提之下，對(duì)物品的性質(zhì)進(jìn)行檢查測(cè)算，這就是我們常說(shuō)的無(wú)損檢測(cè)，在工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量工作中有許多應(yīng)用無(wú)損檢測(cè)的實(shí)例，無(wú)損檢測(cè)為許多行業(yè)的工作帶來(lái)了便利，本文就立足于理論研究和多年的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)目前常用的無(wú)損檢測(cè)的方法和手段進(jìn)行了分析，希望能夠?yàn)橥袠I(yè)的從業(yè)者提供一些借鑒，從而推動(dòng)我國(guó)無(wú)損檢測(cè)的工作水平。

【關(guān)鍵詞】：木材；人造板；無(wú)損檢測(cè)

【引言】：我們之所以要發(fā)展無(wú)損檢測(cè)這種先進(jìn)的檢測(cè)手段，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)不斷發(fā)展的要求，是科學(xué)技術(shù)持續(xù)提升的結(jié)果，更是工業(yè)生產(chǎn)復(fù)雜化的體現(xiàn)。在木材行業(yè)中，有許多成品進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候無(wú)法依照傳統(tǒng)的檢測(cè)手段進(jìn)行取樣檢測(cè)或者消耗檢測(cè)，所以無(wú)損檢測(cè)的重要性就極其明顯?，F(xiàn)在我國(guó)木材以及人造板的力學(xué)性能的無(wú)損檢測(cè)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，它不是獨(dú)立存在的一種手段，而是依托于科技發(fā)展之下的許多高新技術(shù)成果而形成的，這種無(wú)損檢測(cè)對(duì)于木材檢測(cè)工作來(lái)說(shuō)無(wú)異于一次革命，它的廣泛應(yīng)用，使我國(guó)木材及人造板的檢測(cè)工作水平提升了一個(gè)新的臺(tái)階。

1無(wú)損檢測(cè)的主要方法及基本原理

1.1超聲波檢測(cè)

超聲波是指頻率高于 20 kHz，人耳所不能聽(tīng)聞的機(jī)械波，我們?cè)诔踔须A段就已經(jīng)接觸過(guò)超聲波這種獨(dú)特的聲音波段，它不是一個(gè)固定頻率的聲音，而是一個(gè)范圍，所有單位時(shí)間內(nèi)振幅超過(guò)20000次的，都可以稱(chēng)為超聲波，它的其中一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是聲音非常之尖銳但是人耳無(wú)法收集到它。超聲波的利用目前已經(jīng)非常的廣泛和普遍，在醫(yī)療方面就有著很可觀的成就。而在木材及人造板的力學(xué)物理性能的檢測(cè)工作中應(yīng)用的時(shí)間還不是很長(zhǎng)，這種無(wú)損檢測(cè)手段的根本原理我們可以簡(jiǎn)單的闡述如下，因?yàn)槟静暮腿嗽彀迨枪腆w的，所以它的波長(zhǎng)基本上可以忽略不計(jì)，在這種情況下，我們可以測(cè)算出超聲波從木材或人造板一端到另一段所用的時(shí)間，然后我們就可以根據(jù)有關(guān)的公式，計(jì)算出我們想要的數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，我們可以依照超聲波通過(guò)固定長(zhǎng)度所用的時(shí)間計(jì)算出超聲波在這塊木材中傳播的速度，接下來(lái)我們就可以利用可以計(jì)算出來(lái)的木材密度以及測(cè)算出來(lái)的超聲波傳播速度，來(lái)確定出待測(cè)木材的彈性模量，整個(gè)過(guò)程中對(duì)于木材沒(méi)有造成損害，并且這種方法較以前的舊式檢測(cè)手段更為快捷方便，縮短了檢測(cè)時(shí)間，提升了工作效率。

1.2微波檢測(cè)

微波即頻率為 300 M Hz～ 300 GHz的電磁波，在日常生活中我們經(jīng)常能夠聽(tīng)到微波這個(gè)詞匯，那么什么是微波呢，簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，微波的本質(zhì)就是一種電磁波，和超聲波一樣它也是一個(gè)人為規(guī)定的波段，物理學(xué)上規(guī)定凡是頻率處在300 MHz～ 300 GHz范圍內(nèi)的，都可以稱(chēng)之為微波。和超聲波測(cè)算彈性模量不同，我們能夠應(yīng)用到微波的時(shí)候一般就是需要測(cè)定木材以及人造板的含水量，極少情況下會(huì)用于密度的檢測(cè)。這種全新的檢測(cè)手段的原理可以這樣進(jìn)行理解，物理學(xué)上有一條定律是這樣說(shuō)的，傳播所用的介質(zhì)能夠吸收的微波含量和該種材料的介電常數(shù)是有著固定的比例的，而如果木材或者人造板中有水，那么水和木材對(duì)微波的吸收量是不同的，我們就可以通過(guò)這種情況，利用微波測(cè)算出木材以及人造板中的含水量。

1.3射線檢測(cè)

顧名思義，射線檢測(cè)就是利用一些具有高穿透性的射線與木材以及人造板相接觸并且測(cè)算出待測(cè)物質(zhì)的密度。這種檢測(cè)手段有著其自身的一些優(yōu)點(diǎn)，所以現(xiàn)在我們常常能在木材廠或是流水線上看到這種技術(shù)的使用，多年來(lái)的探索和經(jīng)驗(yàn)積累已經(jīng)為射線檢測(cè)工作的發(fā)展打下了很好的基礎(chǔ)。

1.4振動(dòng)檢測(cè)

想要利用振動(dòng)檢測(cè)這種手段，我們需要在檢測(cè)之前測(cè)量出待檢測(cè)木材或者人造板的橫截面積以及兩個(gè)支撐插頭之間的長(zhǎng)度，而后我們通過(guò)信息化的技術(shù)向震蕩機(jī)器輸入所需數(shù)據(jù)。而后由震蕩設(shè)備對(duì)物體施加一個(gè)水平快速移動(dòng)的力，再將這個(gè)階段中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)妥善的收集，歸納以及整理。這樣就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序計(jì)算出木材或者人造板的彈性模量。

1.5沖擊應(yīng)力波檢測(cè)

稍微有一點(diǎn)物理常識(shí)的人都聽(tīng)說(shuō)過(guò)力的作用是相互的，這種沖擊應(yīng)力波檢測(cè)法在某種程度上來(lái)說(shuō)就是利用了這一點(diǎn)，任何材質(zhì)的物體在受到一個(gè)外來(lái)的力量之后，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的從內(nèi)部出現(xiàn)并傳播的力量波段，這種波動(dòng)我們就可以稱(chēng)之為應(yīng)力波。和振動(dòng)檢測(cè)差不多，這種檢測(cè)方法是依托于撞擊之后產(chǎn)生的應(yīng)力波在已知長(zhǎng)度的待測(cè)木板中傳播所用的時(shí)間，根據(jù)密度和長(zhǎng)度對(duì)物體的彈性模量進(jìn)行測(cè)算。

2木材及人造板無(wú)損檢測(cè)技術(shù)研究展望和發(fā)展歷程

1987年 ，用超聲脈沖首波等幅法測(cè)試了紅松、紫椴 2種無(wú)疵氣干材的順紋和橫紋超聲速度及超聲彈性模量 ，用一元和二元回歸分析了這 2種超聲參數(shù)的關(guān)聯(lián)。1988年，利用Timoshenko撓性振動(dòng)理論、 FFT分析技術(shù)和微機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)了木材抗彎彈性模量和剪切彈性模量的快速測(cè)定方法。

我們?cè)趯?duì)以上這些木材或者人造板物理性能的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行探討的同時(shí)，不難發(fā)現(xiàn)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的水平正在持續(xù)的提升之中，并且它是依托于計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械制造業(yè)、信息化技術(shù)以及許多物理學(xué)知識(shí)而存在的，它絕不是片面化的、也不是單獨(dú)存在的一個(gè)復(fù)合性學(xué)科。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在許多行業(yè)取得了喜人的成效，在木材研究和測(cè)算上也做出了卓越的貢獻(xiàn)，特別要提到的就是，我們對(duì)于木材的檢測(cè)已經(jīng)可以從舊式的抽樣檢測(cè)提升到了無(wú)需破壞物體就能夠得到想要的數(shù)據(jù)，這不但是木材行業(yè)的一種進(jìn)步，更是我國(guó)物理學(xué)、計(jì)量學(xué)共同發(fā)展共同革新的一個(gè)里程碑式的標(biāo)志。天然的林木資源想要成批量生產(chǎn)幾乎是不可能的，想要利用它們來(lái)滿足日益提升的各種板材需求更是不現(xiàn)實(shí)的，人造板材的發(fā)展和市場(chǎng)占有率必將在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)得到有效的提升，所以我們必須要及時(shí)的對(duì)這種人造板材的測(cè)量技術(shù)進(jìn)行研究，從而在不久的將來(lái)，能夠?qū)Υ笠?guī)模應(yīng)用的人造板材進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)在我國(guó)的木材及人造板力學(xué)檢測(cè)水平已經(jīng)有所提升，但是還存在著許多不足，我們?cè)诎l(fā)展現(xiàn)有技術(shù)的前提下，也要不斷的努力創(chuàng)新，開(kāi)拓進(jìn)取，研發(fā)出更多更有效果，更加便捷的檢測(cè)技術(shù)，從而推動(dòng)我國(guó)木材行業(yè)的全面高速發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]張厚江，管成，文劍. 木質(zhì)材料無(wú)損檢測(cè)的應(yīng)用與研究進(jìn)展[J/OL]. 林業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，1（06）：1-9.

[2]劉妍，張厚江. 木質(zhì)材料力學(xué)性能無(wú)損檢測(cè)方法的研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 森林工程，2010，26（04）：46-49.

[3]孟令聯(lián)，趙鐘聲，劉一星. 木材無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用與展望[J]. 林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2001，（09）：4-6.