基于单片机的弹性应力波飞行时间测试系统设计
1前言
传统的木材物理、力学性质检测大都是采用检测仪器或力学试验机对规定尺寸、规格、表面形状或所能承受的最大载荷进行检测。这种方法检测时间长、件苛刻、稳定性和重现性差，且不适合非破坏、在线快速检测【1,2】。在这种情况下，木材无损检测技术得到了快速发展，并形成一门新兴、综合性的木材检测技术。弹性波无损检测技术作为木材无损检测技术中的一种，在过去几十年得到了迅速的发展。国内外研究表明，与其他无损检测技术相比，弹性波无损检测技术具有其独特优势。弹性波的传播距离远，传播的能量大，抗干扰能力较强，不需要任何祸合剂和任何特殊条件，同时弹性波无损检测对人体无危害，安全可靠，其设备小巧，可方便携带，适合各种环境条件【3】。基于以上优势，弹性波技术在木材的内部缺陷检测、在线产品的质量控制、树木的保护等方面有着广阔的应用前景。
2 现状与发展
迄今为止，国内外围绕弹性波检测法进行了不少研究。1995年,K.C. Schad和D.E.Kretschmann等人用弹性波对红橡树枕木进行检测时，得出弹性波的传播速度可以预测枕木的内部缺陷情况;陈载永等人用弹性波计时器、频谱分析系统和振动频率测定器 3种方法对6种树种(花旗松、美国西部铁杉、台湾红桧、柳岸、冰片树及红栋木的静曲弹性系数进行了试验研究，并进行比较分析，得出相应的结果。
1998年，Koichi Yamamoto等人用弹性波计时器对立木(Acacia Mangium)进行检测试验，试验结果表明健康木的弹性波传播速度比含有空洞的木材的弹性波速度高得多，健康木的传播速度在928~1259m/s之间(平均为1087m/s )，而含有空洞的木材的传播速度在357~876m/s之间【4】。
2000年，王喜平等人通过用弹性波技术在野外对84棵西部铁杉和84棵北美云杉的力学性质(刚度和强度)进行检测试验，得出弹性波技术可以评价立木的力学性质且弹性波技术可以跟踪木材性质的变化;日本池田澎彦等人相继研究了立木含水率季节变化对弹性波传播速度的影响、立木中弹性波传播速度与原木和锯材弹性模量的相关关系以及弹性波传播速度与立木胸径之间的关系等，试验结果表明用弹性波技术可以对林分中立木质量以及整个林分进行评价;陈载永等人用弹性波计时器和打音频谱分析系统对贴面木制板材的性质进行研究，并比较了3种不同贴面材料对板材性质的影响【5】 ; Raini C. R.和Francis G. W.等人测定美国花期松原木的弹性波传播速度，用所得结果来计算用这些原木制成的板材的弹性模量，试验结果表明用弹性波分析法可以对原木进行分选，以得到高弹性模量的板材【6】;美国木材科学与技术中心Michael Aibright和Louie Fardy等人对木材性质检测中弹性波和旋转钻孔法进行比较分析，认为二者组合对迅速评价木材结构性质是非常有效和可靠的【7】。
2001年，Robert J. R和Kent A. M.等人总结了弹性波技术在不同材质的木材构造物(桥梁、足球馆、学校体育馆)上应用，并给出了不同树种健康木弹性波的传播速度【8】。R. J. Ross等人用弹性波技术对109根Jack pine和50根red pine的小径原木的弹性模量进行检测试验，得出弹性波技术测定的精度与原木几何形状有关，形状圆直的原木比非圆直原木所测得的精度要高【9】。
2002年，Kang H和Booker R. E.研究含水率和温度对弹性波传递速度和信号频谱的影响，并用图形显示它们之间的关系【10】。
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