一种检测树木径切面上缺陷位置的方法技术

本发明专利技术公开了一种检测树木径切面上缺陷位置的方法，在被测树木表面分别进行4次固定传感器工作，将固定好的各传感器分别与应力波检测仪连接，并将应力波检测仪与PC机连接，然后使用脉冲锤敲击应力波信号发射传感器，通过PC机采集应力波传播时间数据，计算应力波传播速度数据，将应力波传播速度数据分别与该被测树木健康参考值比较，判断应力波传播速度数据为异常数据还是正常数据，最后绘制应力波信号传播路线图，将初始应力波信号传播路线经过一、二次处理，得到的应力波信号传播路线图可表示树木径切面上缺陷位置；能够快速准确地对树木径切面上缺陷位置进行检测，实验操作方便，对于树木内部缺陷检测具有很好的指导作用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测树木缺陷位置的方法，具体是涉及一种检测树木径切面上缺 陷位置的方法。
技术介绍
应力波是指物体受到冲击之后，因应力作用而产生的可在其内部传播的弹性机械 波。在我国，应力波技术首先应用在混凝土、岩土、基粧和油气管道的性能和缺陷的检测当 中，之后才渐渐引起林业科技人员的重视，将这种技术应用到了木材无损检测领域，对应力 波的传播机理、获取实验数据的手段、数据之间的相关性，不同树种之间的差异以及定性和 定量识别等方面进行了深入研究，取得了大量的研究成果。 目前，国内外对树木内部缺陷的检测及二维成像已经进行了较广泛的研究，但是 涉及树木纵截面上缺陷的位置检测研究相对较少，传统的方法大多只能检测树木横截面上 的缺陷位置，难以对纵向的情况作出准确的判断。 因此，寻求具有重要意义。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种检测树木径切面 上缺陷位置的方法，能快速准确地对树木径切面上的缺陷进行定位。 技术方案:为实现上述目的，本专利技术的检测树木径切面上缺陷位置的方法，包括以 下步骤： S1在被测树木表面分别进行4次固定传感器工作，每次固定传感器工作中传感器 包括1个应力波信号发射传感器和η个应力波信号接收传感器； S2每次固定传感器工作结束后，将固定好的各传感器分别与应力波检测仪连接， 并将应力波检测仪与PC机连接，然后使用脉冲锤敲击应力波信号发射传感器，并通过PC机 采集该应力波信号发射传感器到η个应力波信号接收传感器的应力波传播时间数据，接着 计算该应力波信号发射传感器到各应力波信号接收传感器的应力波传播速度数据，得到一 组应力波传播速度数据模型，该应力波传播速度数据模型包括η个应力波传播速度数据，应 力波传播速度数据通过公式(1)计算得到， 其中，d是指应力波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的距离，t是指应力 波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的应力波传播时间数据； S3通过上述步骤得到4组应力波传播速度数据模型，共包括4*n个应力波传播速度 数据，将4*n个应力波传播速度数据分别与该被测树木健康参考值比较，当满足公式(2)时， 认为该应力波传播速度数据为异常数据，反之为正常数据； 其中，ν'是指被测树木健康参考值，v是指应力波传播速度数据； S4绘制应力波信号传播路线图，并将各应力波信号传播路线经过二次处理，得到 的应力波信号传播路线图可表示树木径切面上缺陷位置。 进一步地，所述被测树木健康参考值由公式(3)计算得到：其中，Θ为应力波信号传播路径与径向之间的夹角，ν(θ)表示方向角为Θ的应力波 信号传播速度，VI表不纵向应力波信号传播速度，Vr表不径向应力波信号传播速度。 进一步地，步骤S1具体包括以下步骤： S11以被测径切面上四个顶点所在位置相应作为4次固定传感器工作时应力波信 号发射传感器所在位置； S12每次固定传感器工作中，应力波信号发射传感器在被测树木侧面一端固定好 后，在被测树木侧面另一端与该应力波信号发射传感器同样高度位置处固定第一个应力波 信号接收传感器，然后沿着被测树木纵向每隔10°布置其它应力波信号接收传感器，相应完 成4次固定传感器工作。 进一步地，步骤S4包括以下步骤： S41将应力波信号发射传感器到各应力波信号接收传感器的应力波信号传播路线 映射到初始应力波信号传播路线图中，初始应力波信号传播路线图包括4*n条应力波信号 传播路线； S42对初始应力波信号传播路线图进行一次处理：当应力波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的应力波传播速度数据为异 常数据时，将应力波信号传播路线图中对应的应力波信号传播路线用异常数据分辨线表 示；当应力波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的应力波传播速度数据为正常数据 时，将应力波信号传播路线图中对应的应力波信号传播路线用正常数据分辨线表示，将4组 路线图叠加在一起得到一次处理应力波信号传播路线图； S43对一次处理的应力波信号传播路线图进行二次处理： 当用异常数据分辨线表示的应力波信号传播路线被其它信号传播路线分割成若 干条线段时，当线段全经过正常数据分辨线表示的应力波信号传播路线时，则认为该线段 处在健康区域，用正常数据分辨线重新表示该线段； 当线段经过分别1条异常数据分辨线表示的应力波信号传播路线和1条正常数据 分辨线表示的应力波信号传播路线时，则认为该线段处在过渡区域，用过渡区域分辨线重 新表示该线段； 当线段全经过异常数据分辨线表示的应力波信号传播路线时，则认为该线段处在 缺陷区域，用异常数据分辨线表示该线段；对所有用异常数据分辨线表示的应力波信号传播路线进行上述二次处理后，得到 二次处理应力波信号传播路线图； S44将二次处理应力波信号传播路线图中异常数据分辨线表示的应力波信号传播 路线区域中各路线边缘的交点依次连接形成一区域，该区域即为树木径切面上缺陷区域位 置。 进一步地，将应力波信号传播路线图中的缺陷区域进行填充和边缘圆滑处理，得 到树木径切面上缺陷区域位置。 进一步地，所述径切面是指选取被测树木侧面上任意一点0,该点0沿被测树木的 径向、纵向和切向分别表示为R、L、T，RL平面即为被测树木的径切面，被测径切面范围是一 个长为1宽为d的矩形面，矩形面的四个顶点所在位置为4次固定传感器工作时应力波信号 发射传感器所在位置，其中d为被测树木的直径，1由公式(4)计算得到： 1 = d*tan公式（4)。 有益效果:本专利技术与现有技术比较，具有的优点是:能够快速准确地对树木径切面 上缺陷位置进行检测，实验操作方便，对于树木内部缺陷检测具有很好的指导作用。【附图说明】 图1是本专利技术方法中所用径切面坐标示意图。图2是本专利技术中一次处理应力波信号传播路线图。图3是本专利技术中二次处理应力波信号传播路线图。图4是本专利技术方法中实验展示图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。 请参阅图1所示，本专利技术方法是用来检测树木径切面上缺陷位置，所述径切面是 指，假设某段理想的树干为圆柱，建立如图1所示的以〇点为原点的三维坐标系，点〇为被测 树木侧面上任意一点0,该点0沿被测树木的径向、纵向和切向分别表示为R、L、T，所述径切 面是指选取被测树木侧面上任意一点〇,该点〇沿被测树木的径向、纵向和切向分别表示为 R、L、T，RL平面即为被测树木的径切面，被测径切面范围是一个长为1宽为d的矩形面，矩形 面的四个顶点所在位置为4次固定传感器工作时应力波信号发射传感器所在位置，其中d为 被测树木的直径，1由公式(4)计算得到： 1 = d*tan[ (n_l)*当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测树木径切面上缺陷位置的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1在被测树木表面分别进行4次固定传感器工作，每次固定传感器工作中传感器包括1个应力波信号发射传感器和n个应力波信号接收传感器；S2每次固定传感器工作结束后，将固定好的各传感器分别与应力波检测仪连接，并将应力波检测仪与PC机连接，然后使用脉冲锤敲击应力波信号发射传感器，并通过PC机采集该应力波信号发射传感器到n个应力波信号接收传感器的应力波传播时间数据，接着计算该应力波信号发射传感器到各应力波信号接收传感器的应力波传播速度数据，得到一组应力波传播速度数据模型，该应力波传播速度数据模型包括n个应力波传播速度数据，应力波传播速度数据通过公式(1)计算得到，dt=v]]>   公式(1)其中，d是指应力波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的距离，t是指应力波信号发射传感器到应力波信号接收传感器的应力波传播时间数据；S3通过上述步骤得到4组应力波传播速度数据模型，共包括4*n个应力波传播速度数据，将4*n个应力波传播速度数据分别与该被测树木健康参考值比较，当满足公式(2)时，认为该应力波传播速度数据为异常数据，反之为正常数据；v′-vv′≥15%]]>   公式(2)其中，v'是指被测树木健康参考值，v是指应力波传播速度数据；S4绘制应力波信号传播路线图，并将各应力波信号传播路线经过二次处理，得到的应力波信号传播路线图可表示树木径切面上缺陷位置。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李光辉，翁翔，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32