专利名称：一种活立木强度的无损检测方法
技术领域：
本发明涉及一种活立木强度的无损;险测方法。
技术背景活立木强度的检测主要是要利用敲击、电流脉冲等手段在活立木的木质部区域产生机械波，并根据材料弹性模量E与机械波传播速度V及材料密 度p之间存在的关系E^V 来计算弹性模量Ed,其中，所述Ed为活立木的 弹性模量，最终实现对活立木强度的检测。目前，在活立木检测过程中，密度测定的方法是将活立木伐倒，然后 使用刀、锯等工具截取原木段、圆盘或木块进行传统方式测定，即根据公式 密度等于质量与体积的比值。这种方法存在的缺点包括如下几点(1) 需要将活立木伐倒后才能测定密度，活立木在测定后即停止了生 长，造成林木资源的浪费；(2) 伐倒活立木和截取原木段、圓盘或木块的过程劳动强度大，持续 时间长，并且需要采取一定的防护措施，以保障人员的安全；(3) 需要携带油锯等笨重工具，且操作过程要考虑天气及环境条件， 故野外作业能力弱。(4) 因要伐倒活立木才能测定其密度，所以测量的样木株数不能太多， 故不能真实反映所检测对象的整体信息。(5) 需要伐倒活立木的前提决定了不可能开展经常性的检测，使得活 立木检测对树木生长过程中木材性质的长期连续监测能力低。(6) 整个4企测过程繁瑣，；险测速度慢。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种活立木强度的无损检测方法，该方 法在不伐倒活立木的情况下就可以实现对活立木强度的直接检测，最大程度 上减少了对活立木的破坏，既保证了检测结果的准确，又保证了活立木的正 常生长。为了解决上述问题，本发明提供了一种活立木强度的无损检测方法包括如下步骤步骤l:选择待测活立木，在待测区域测定机械波的传播速度V;步骤2:在上述待测区域内沿径向取直径为3 ~ 12mm的连续且完整的 树芯；步骤3:现场称量树芯的质量，并测量树芯的体积，得到树芯的密度p;步骤4:根据公式E二V^计算出弹性模量Ed;其中，所述Ed为活立木 的弹性模量。优选地，所述步骤3也可以是将获取的树芯现场密封保存后在适当的时 间内称量树芯的质量，并测量树芯的体积，得到树芯的密度p。优选地，所述步骤1中机械波的传播速度通过第一传感器和第二传感器 测量，所述步骤2中树芯的取芯位置位于该第一传感器和第二传感器之间。优选地，所述步骤2中取得的所述树芯的长度与所述第一传感器和第二 传感器插入到所述活立木的树干的深度一致。向方向的长度。优选地，在所述步骤2中通过一取芯装置进行取芯，该取芯装置包括 柱状空心钻头和取芯器，该钻头的内径小于或等于12mm，钻头的前端部分 开始有外螺紋刀刃，取芯器设置在所述钻头的内部，取芯器上标有刻度。优选地，所述钻头的后端还设置有用于旋转所述钻头的旋转手柄。本发明具有如下优点(1)因为不需要伐倒活立木，而且所钻的孔径小(3-12mm)，且树木 在钻孔后会通过愈伤组织迅速恢复孔洞微创，上述测定对活立木的健康生长无影响，有利于培育大径级的活立木和避免林木资源的浪费；(2) 测量密度工作的劳动强度小，所需设备简单， 一人即可完成；(3) 本发明采用的取芯装置体积小，携带方便，且操作过程不需要考 虑天气及环境条件，故野外作业能力强；(4) 可以实现对大样本的活立木资源进行强度性质评估，且检测速度 快，检测精度和可靠度高，能真实反映所检测对象的整体信息。(5) 就某一活立木而言，可以实现多次、多部位的测定，实现"精细 检测"；(6) 采用本发明的检测方法，能够对活立木开展经常性的检测，大大 提高了活立木检测对树木生长过程中木材性质的长期连续监测能力，更好的 实现林木资源定向培育和合理利用目标；(7) 采用本种测定密度的方法后，整个无损才企测过程简单、易于才喿作， 并且在现场就能获得结果，大大方便了;f全测后的其它后续工作；(8) ;险测速度快，较以往方式节省80%的时间；(9) 就同一活立木(材料)而言，采用本发明的检测方法，所测得的 &与采用标准试样在实验室力学试验机测得的静态弹性模量两者之间的平 均误差较采用以往方法减小约15%;两者之间的相关系数R提高约13%。
图1A为在树干上取芯的位置示意图，图1B为图1A的右视图；图2为本发明采用的取芯装置的结构示意图；图3为图2的左^f见图；图4为取芯器的结构示意图。
具体实施方式
本发明的活立木强度的无损检测方法具体包括如下步骤步骤l:如图1A、 B所示，选择待测活立木l,在待测区域内通过第一传感器2和第二传感器3测定机械波在第一传感器2和第二传感器3之间的 传播速度V;步骤2:在活立木1上述的待测区域内，并在第一、二传感器2、 3连 线之间的位置4上，通过如图2、 3、 4所述的取芯装置5沿径向取直径3 ~ 12mm的连续且完整的树芯。所取的树芯可如图1B所示，在位置4上取与 第一、二传感器2、 3插入到树干的深度一致的一段连续且完整的树芯，这 样可针对活立木1特定部分的强度进行精细的检测；也可以是穿透活立木1 的整个树干，这样可以针对活立木l的整体强度进行检测。沿树高方向上的 树芯取样数量可以是2个或2个以上，各取样点位置应均匀分布，取样的数 量越多，则获得的结果越精确。上述取芯装置5包括柱状空心钻头6和取 芯器8,该钻头6的内径小于或等于12mm,钻头6内径的选择可以如下表 二。钻头6的前端部分开始有外螺紋刀刃9，通过外螺紋刀刃9使钻头6钻 入树干，取芯器8设置在钻头6的内部，当钻取下树芯后，通过该取芯器8 将旋入钻头6内的树芯取出。为了读取体积方便，如图4所示，取芯器8上 标有刻度10,刻度所对应的体积如下表一所示，这样能够现场读取树芯的 体积，因此检测的速度也更快。此外，可以如图2、 3所示在钻头6的后端 设置旋转手柄7,通过旋转旋转手柄7将钻头6旋入树干中；步骤3:采用一天平现场立即称量该树芯的质量并测量该树芯的体积， 得到树芯的密度p,现场称量树芯的质量可确保计算得到的树芯密度能够更 准确地反映活立木生材密度的真实值；当然，也可以是将获取的树芯现场密 封保存后在适当的时间内(越快越好)称量树芯的质量，并测量树芯的体积， 得到树芯的密度p;步骤4:根据公式E=V2p计算出活立木的弹性模量Ed。表一 取芯器的刻度与对应体积表长度(OT)12345678910■对 应 的 体0.070.140.210.280.350.420.490.570.640.71.. 0.130.250.380.500.630.750.881.001.131.26...0.280.570.85U31.411.701.982.262.542.83...积 3 cm#=《鹏0.501.001.512.012.513.013.524.024.525.02...0.791.572.363.143.934.715.506.287.077.85 ■ ■射為U22.233.394.525.656.787.919.0410.1711.30 ..注0为钻头内径表二钻头选择表针 叶 树 种针叶树种 胸径(cm )<33~1010~1515~2020~25〉25钻头内径 (mm)=33~55 66 88 1010~12阔 叶 树 种胸径(cm)<33 1010~1515~2020~25>25钻头内径=33 66~77~99~1111~12注钻取深度为lcm — dwax (贯穿树干)本发明的活立木强度无损检测方法与传统的检测方法相比，具有如下表三的优点表三传统方法与本发明方法的简单比较比较的项目传统方法本发明方法人员的配置 (现场)机械波测定仪器操作2人；伐工 和木工3人；记录1人；安全 保障l人。共计7人机械波测定仪器搡 作2人；取芯装置使 用1人；i己录1人。 共计4人工具的配置 (现场)机械波测定仪器、油锯、手工锯、 刀、斧头、封口袋、安全防护装备、 天平机械波测定仪器、取 芯装置、封口袋、天 平才企测的用时单林至少耗时75分钟，其中现场 用时45分钟，实验室用时30分钟单抹共耗时15分钟， 单林现场用时15分 钟，无需实验室工作现场可否获 得&不能可以& 与按 GB1927 19 43-91测得 木材静态弹 性模量之间 的相关系数R= 0.75R=0.86对采用传统方法及本方法的检测进行实践性的比较，4吏用应力波分析仪;险测设备，检测对象为20抹长白落叶爭>活立木。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的 保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种活立木强度的无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤步骤1选择待测活立木，在待测区域测定机械波的传播速度V；步骤2在上述待测区域内沿径向取直径为3～12mm的连续且完整的树芯；步骤3现场称量该树芯的质量并测量该树芯的体积，得到树芯的密度ρ；步骤4根据公式E＝V2ρ计算出弹性模量Ed；其中，所述Ed为活立木的弹性模量。
2、 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述步骤3也可以是将获 取的树芯现场密封保存后在适当的时间内称量树芯的质量，并测量树芯的体 积，得到树芯的密度p。
3、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述机械波的传播速 度通过第一传感器和第二传感器进行测量，所述树芯的取芯位置位于该第一 传感器和第二传感器之间。
4、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所取得的所述树芯的长度 与所述第一传感器和第二传感器插入到所述活立木树干的深度一致。
5、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所取得的所述树芯的长度 为所述活立木的树干径向方向的长度。
6、 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中通过 一取芯装置进行取芯，该取芯装置包括柱状空心钻头和取芯器，该钻头的 内径小于或等于12mm,钻头的前端部分开始有外螺紋刀刃，取芯器设置在 所述钻头的内部，取芯器上标有刻度。
7、 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述钻头的后端还设置有 用于旋转所述钻头的旋转手柄。
全文摘要
本发明公开了一种活立木强度的无损检测方法，包括如下步骤步骤1.选择待测活立木，在待测区域测定机械波的传播速度V；步骤2.在上述待测区域内沿径向取直径3～12mm的连续且完整的树芯；步骤3.现场称量该树芯的质量并测量该树芯的体积，得到树芯的密度ρ；步骤4.根据公式E＝V<sup>2</sup>ρ计算出弹性模量E<sub>d</sub>；其中，所述E<sub>d</sub>为活立木的弹性模量。本发明不需要伐倒活立木即可进行检测，不仅检测效率高，而且检测劳动强度小。
文档编号G01N33/46GK101231280SQ200810057950
公开日2008年7月30日 申请日期2008年2月21日 优先权日2008年2月21日
发明者波 刘, 姜笑梅, 殷亚方, 彬 罗, 骆秀琴 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所