無損檢測技術在木材保護中的應用
還可以選擇測定聲應力波振動波譜的的方法,基本能克服檢測傳播速度帶來的缺點,這是因為:聲應力波波譜能提供被檢測材料所有的條件和特征,還可以從其波譜中選取多個變量,如最大能量、主頻率、頻率位移等,以及多個無損檢測參數可提供同破壞性質相關的相關聯系;還可選擇與環(huán)境關系(溫度、水分、邊界條件)不大的變量進行檢測。
為此在進行應力波無損檢測時,最好選擇聲應力波振動波譜分析的應力波檢測儀,如果采用測定聲傳播速度檢測方法的儀器,應采用相應的方法彌補測定儀器帶來的不便。
2.4 超聲(應力)波[8-9]
超聲應力波同聲應力波方法基本相同,主要不同在于超聲波應用的頻率超過20kHz。
超聲波測定的原理分為穿透應力波系統(tǒng)和脈沖-反應系統(tǒng)兩種,現有設備也是按照這兩種原理設計生產制造的。穿透應力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測木材的厚度方向傳播,而被檢測的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來;而脈沖-反應系統(tǒng)是指測定記錄被傳播到材料內部表面的回聲波的特征,可以測定木材腐朽深度等。
3. 木材保護中常用的無損檢測儀器
木材保護中常用的無損檢測儀器有:含水率測定儀、木材阻抗測定儀、應力波測定儀、超聲波測定儀器等。其中含水率測定儀目前應用很多,這里不作介紹,而對其它的儀器作重點介紹。
3.1 木材阻抗測定儀-Resistograph(阻抗圖波儀)和SIBTEC microProbe[11]
木材阻抗測定儀的原理是采用一個直徑1毫米或稍大一點的小鉆針,在通電情況下,使用均勻速度加力使小鉆針穿入木材內部,測定儀就采用攜帶的記錄紙或計算機磁盤記錄小鉆針根據木材密度分布不同而產生的阻力曲線,其中阻力大小和進入深度直接相關。根據阻抗曲線可以判斷木材內部具體部位的早晚材密度、應力木、年輪密度以及空洞、腐朽等情況,為判斷木材內部腐朽、蟲蛀、白蟻危害程度提供有效可靠的依據。 {nextpage}
木材阻抗測定儀是一類近似無損檢測設備,主要用于木結構、木橋、電線桿、地板和樹木等的腐朽與蟲蛀、白蟻危害、空洞、應力木等的探測,在美國、歐洲、日本和我國臺灣在古建筑木結構維修前對木結構安全評價常用的儀器為阻抗圖波儀(Resistograph),利用該設備可快速獲得對被檢測建筑木構件、活立木或木材內部缺陷結果,可以迅速確定是否更換被測木構件。市場前景很好,但阻抗圖波儀價格不菲。
目前木材阻抗測定儀有由總部設在美國的德國Frank Rinn, IML公司生產的Resistograph和由英國Sibert Technology Limited公司生產的SIBTEC microProbe兩大品牌。其中Resistograph是1994年就開始生產的產品,其小鉆針直徑為1.5毫米-3毫米,鉆取深度可長達1.5 米;而microProbe直徑為1.0毫米,鉆取深度可長達1.5米。
Resistograph種類較多,儀器型號有:IML-Resi F300S, IML-Resi F400S, IML-Resi F500S,IML-Resi F150SDUO多種系列產品,其中IML-Resi F400S 銷售最好,可用于柱材、梁和樹木的檢測;而IML-Resi F150S系列產品可以檢測白蟻危害。有關信息可訪問其公司網址:;而SIBTEC microProbe測定儀,產品價格比Resistograph產品便宜。目前生產的產品型號為Digital microProbe,有計算機接口,還帶有野外用的打印機。
3.2 應力波測定儀
應力波測定儀有很多種,如德國Frank Rinn, IML公司生產的電子錘(ElectroNIc Hammer) 和ARBOTOM,美國生產的JAMES-V應力波測定儀、匈牙利的Fakopp,德國產 PICUS sonic tomograph等產品。這些產品基本都是以測定應力波傳播時間為原理的儀器。
電子錘(Electronic Hammer) 和匈牙利產的Fakopp測定儀,可以用于木材和樹木的檢測;而德國產的PICUS sonic tomograph 和ARBOTOM是具有多通道的應力波測定儀,可以獲得樹木橫切面內部的二維或三維圖像,如前者具有13個通道。這很容易從圖像中發(fā)現木材內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)測中應用廣泛。
目前臺灣使用超聲波或應力波無損檢測技術檢測古建筑木構件強度與腐朽程度,進行古建筑維修前與維修后木構件安全的評價。
3.3 超聲波測定儀
超聲波測定儀目前常見的有瑞士生產的SYLVATEST 和PUNDIT(Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester),都可以對木材內部腐朽進行檢測,也可以對活立木材質進行評價。其中SYLVATEST 體積較小,便于野外使用。
3.4 Pilodyn
這是丹麥一個公司研制生產的原本專門用于進行電桿安全檢測的一種無損檢測儀器,目前已經廣泛用于古建筑木結構和古木保護的檢測中。
測定原理是以預先設定好的能量,將一個鋼釘射入到木材中,釘子射入的深度就是檢測的結果,這與木材密度密切相關。木材密度大,則射入深度淺,反之,射入深度大。通過測定木構件表面硬度,確定木材表層一定深度是否產生缺陷或木材是否發(fā)生腐朽。我國目前也有在古建筑維修中應用該儀器的報道。缺陷是只能用于木材表面特性檢測。
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