無損檢測(cè)技術(shù)在木材保護(hù)中的應(yīng)用

還可以選擇測(cè)定聲應(yīng)力波振動(dòng)波譜的的方法，基本能克服檢測(cè)傳播速度帶來的缺點(diǎn)，這是因?yàn)椋郝晳?yīng)力波波譜能提供被檢測(cè)材料所有的條件和特征，還可以從其波譜中選取多個(gè)變量，如最大能量、主頻率、頻率位移等，以及多個(gè)無損檢測(cè)參數(shù)可提供同破壞性質(zhì)相關(guān)的相關(guān)聯(lián)系;還可選擇與環(huán)境關(guān)系(溫度、水分、邊界條件)不大的變量進(jìn)行檢測(cè)。

為此在進(jìn)行應(yīng)力波無損檢測(cè)時(shí)，最好選擇聲應(yīng)力波振動(dòng)波譜分析的應(yīng)力波檢測(cè)儀，如果采用測(cè)定聲傳播速度檢測(cè)方法的儀器，應(yīng)采用相應(yīng)的方法彌補(bǔ)測(cè)定儀器帶來的不便。

2.4 超聲(應(yīng)力)波[8-9]

超聲應(yīng)力波同聲應(yīng)力波方法基本相同，主要不同在于超聲波應(yīng)用的頻率超過20kHz。

超聲波測(cè)定的原理分為穿透應(yīng)力波系統(tǒng)和脈沖-反應(yīng)系統(tǒng)兩種，現(xiàn)有設(shè)備也是按照這兩種原理設(shè)計(jì)生產(chǎn)制造的。穿透應(yīng)力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測(cè)木材的厚度方向傳播，而被檢測(cè)的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來;而脈沖-反應(yīng)系統(tǒng)是指測(cè)定記錄被傳播到材料內(nèi)部表面的回聲波的特征，可以測(cè)定木材腐朽深度等。

3. 木材保護(hù)中常用的無損檢測(cè)儀器

木材保護(hù)中常用的無損檢測(cè)儀器有：含水率測(cè)定儀、木材阻抗測(cè)定儀、應(yīng)力波測(cè)定儀、超聲波測(cè)定儀器等。其中含水率測(cè)定儀目前應(yīng)用很多，這里不作介紹，而對(duì)其它的儀器作重點(diǎn)介紹。

3.1 木材阻抗測(cè)定儀-Resistograph(阻抗圖波儀)和SIBTEC microProbe[11]

木材阻抗測(cè)定儀的原理是采用一個(gè)直徑1毫米或稍大一點(diǎn)的小鉆針，在通電情況下，使用均勻速度加力使小鉆針穿入木材內(nèi)部，測(cè)定儀就采用攜帶的記錄紙或計(jì)算機(jī)磁盤記錄小鉆針根據(jù)木材密度分布不同而產(chǎn)生的阻力曲線，其中阻力大小和進(jìn)入深度直接相關(guān)。根據(jù)阻抗曲線可以判斷木材內(nèi)部具體部位的早晚材密度、應(yīng)力木、年輪密度以及空洞、腐朽等情況，為判斷木材內(nèi)部腐朽、蟲蛀、白蟻危害程度提供有效可靠的依據(jù)。 {nextpage}

木材阻抗測(cè)定儀是一類近似無損檢測(cè)設(shè)備，主要用于木結(jié)構(gòu)、木橋、電線桿、地板和樹木等的腐朽與蟲蛀、白蟻危害、空洞、應(yīng)力木等的探測(cè)，在美國(guó)、歐洲、日本和我國(guó)臺(tái)灣在古建筑木結(jié)構(gòu)維修前對(duì)木結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)常用的儀器為阻抗圖波儀(Resistograph)，利用該設(shè)備可快速獲得對(duì)被檢測(cè)建筑木構(gòu)件、活立木或木材內(nèi)部缺陷結(jié)果，可以迅速確定是否更換被測(cè)木構(gòu)件。市場(chǎng)前景很好，但阻抗圖波儀價(jià)格不菲。

目前木材阻抗測(cè)定儀有由總部設(shè)在美國(guó)的德國(guó)Frank Rinn, IML公司生產(chǎn)的Resistograph和由英國(guó)Sibert Technology Limited公司生產(chǎn)的SIBTEC microProbe兩大品牌。其中Resistograph是1994年就開始生產(chǎn)的產(chǎn)品，其小鉆針直徑為1.5毫米-3毫米，鉆取深度可長(zhǎng)達(dá)1.5 米;而microProbe直徑為1.0毫米，鉆取深度可長(zhǎng)達(dá)1.5米。

Resistograph種類較多，儀器型號(hào)有：IML-Resi F300S， IML-Resi F400S， IML-Resi F500S，IML-Resi F150SDUO多種系列產(chǎn)品，其中IML-Resi F400S 銷售最好，可用于柱材、梁和樹木的檢測(cè);而IML-Resi F150S系列產(chǎn)品可以檢測(cè)白蟻危害。有關(guān)信息可訪問其公司網(wǎng)址：;而SIBTEC microProbe測(cè)定儀，產(chǎn)品價(jià)格比Resistograph產(chǎn)品便宜。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品型號(hào)為Digital microProbe，有計(jì)算機(jī)接口，還帶有野外用的打印機(jī)。

3.2 應(yīng)力波測(cè)定儀

應(yīng)力波測(cè)定儀有很多種，如德國(guó)Frank Rinn, IML公司生產(chǎn)的電子錘(ElectroNIc Hammer) 和ARBOTOM，美國(guó)生產(chǎn)的JAMES-V應(yīng)力波測(cè)定儀、匈牙利的Fakopp,德國(guó)產(chǎn) PICUS sonic tomograph等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本都是以測(cè)定應(yīng)力波傳播時(shí)間為原理的儀器。

電子錘(Electronic Hammer) 和匈牙利產(chǎn)的Fakopp測(cè)定儀，可以用于木材和樹木的檢測(cè);而德國(guó)產(chǎn)的PICUS sonic tomograph 和ARBOTOM是具有多通道的應(yīng)力波測(cè)定儀，可以獲得樹木橫切面內(nèi)部的二維或三維圖像，如前者具有13個(gè)通道。這很容易從圖像中發(fā)現(xiàn)木材內(nèi)部健康與腐朽情況以及腐朽的程度大小，因而在古樹名木的健康監(jiān)測(cè)中應(yīng)用廣泛。

目前臺(tái)灣使用超聲波或應(yīng)力波無損檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)古建筑木構(gòu)件強(qiáng)度與腐朽程度，進(jìn)行古建筑維修前與維修后木構(gòu)件安全的評(píng)價(jià)。

3.3 超聲波測(cè)定儀

超聲波測(cè)定儀目前常見的有瑞士生產(chǎn)的SYLVATEST 和PUNDIT(Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester)，都可以對(duì)木材內(nèi)部腐朽進(jìn)行檢測(cè)，也可以對(duì)活立木材質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。其中SYLVATEST 體積較小，便于野外使用。

3.4 Pilodyn

這是丹麥一個(gè)公司研制生產(chǎn)的原本專門用于進(jìn)行電桿安全檢測(cè)的一種無損檢測(cè)儀器，目前已經(jīng)廣泛用于古建筑木結(jié)構(gòu)和古木保護(hù)的檢測(cè)中。

測(cè)定原理是以預(yù)先設(shè)定好的能量，將一個(gè)鋼釘射入到木材中，釘子射入的深度就是檢測(cè)的結(jié)果，這與木材密度密切相關(guān)。木材密度大，則射入深度淺，反之，射入深度大。通過測(cè)定木構(gòu)件表面硬度，確定木材表層一定深度是否產(chǎn)生缺陷或木材是否發(fā)生腐朽。我國(guó)目前也有在古建筑維修中應(yīng)用該儀器的報(bào)道。缺陷是只能用于木材表面特性檢測(cè)。