一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统，该方法包括：制备第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本并进行密度测量处理；对第一木质纤维材料样本烘至绝干并结合干燥前第一木质纤维材料样本的密度信息，对第一木质纤维材料样本进行含水率分布计算与离散处理，构建含水率分布测算方程；基于含水率分布测算方程，根据干燥前后的第二木质纤维材料样本密度信息，得到含水率分布计算结果。通过使用本发明专利技术，能够更加快速精准的测算木质纤维材料样本的含水率分布情况。本发明专利技术作为一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统，可广泛应用于木质纤维材料含水率分布测算领域。含水率分布测算领域。含水率分布测算领域。

【技术实现步骤摘要】
一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统


[0001]本专利技术涉及木质纤维材料含水率分布测算领域，尤其涉及一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统。

技术介绍

[0002]含水率分布是木质纤维材料的一项重要特性参数，木质纤维材料几乎所有的物理力学性质都与含水率及分布有关；含水率分布还是精准实施木质纤维材料干燥工艺的主要依据，干燥过程中含水率梯度过大容易引起木质纤维材料变形和开裂，使木质纤维材料的品质降低，造成经济损失；目前，常用的含水率分布测定方法主要有分层切片法和电测法；分层切片法的操作较为繁琐且耗费时间，切片过程中水分蒸发不可避免会产生一定的误差，同时受切片厚度的限制，分层切片法无法获取连续的木质纤维材料含水率分布信息；电测法测量精度容易受木质纤维材料种类、纹理方向、环境温湿度等因素的影响，且一般仅适用于含水率低于纤维饱和点以下的范围，X射线法常用于测量木质纤维材料密度，其基本原理是根据X射线透过材料的强度衰减率与材料密度成正比的关系，通过测量X射线透过材料的衰减变化计算材料的密度，现有的技术手段有基于容积密度计算的X射线法测定木质纤维材料含水率分布，但仅考虑了木质纤维材料厚度方向的干缩，忽视了长度和宽度方向的尺寸变化，会给计算结果带来较大误差，而干燥过程中木质纤维材料内部含水率检测的X射线扫描方法，实际干燥过程中木质纤维材料内部存在较大的含水率梯度，木质纤维材料的干缩变形并不均匀，因此按均分的厚度计算木质纤维材料含水率分布会产生一定的误差，因此现有的技术手段测量方法都对含水率分布信息的获取存在严重滞后现象，因此，有必要寻求一种简便而有效的木质纤维材料含水率分布检测方法。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法及系统，能够更加快速精准的测算木质纤维材料样本的含水率分布情况。
[0004]本专利技术所采用的第一技术方案是：一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，包括以下步骤：
[0005]制备第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本并进行密度测量处理，得到干燥前对应的密度信息；
[0006]对第一木质纤维材料样本烘至绝干并结合干燥前第一木质纤维材料样本的密度信息，对第一木质纤维材料样本进行含水率分布计算与离散处理，构建含水率分布测算方程；
[0007]对第二木质纤维材料样本进行旋涂防水材料和干燥处理并根据预设时间间隔进行密度测量，得到干燥后的第二木质纤维材料样本密度信息；
[0008]基于含水率分布测算方程，根据干燥前的第二木质纤维材料样本密度信息和干燥后的第二木质纤维材料样本密度信息，得到含水率分布计算结果。
[0009]进一步，所述制备第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本并进行密度测量处理，得到干燥前对应的密度信息这一步骤，其具体包括：
[0010]选取木质纤维材料；
[0011]在木质纤维材料上制备木质纤维材料样本并在木质纤维材料样本的厚度上进行划分处理，得到具有多个控制单元的第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本；
[0012]通过X射线密度仪分别对第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本进行密度测量处理，得到干燥前的第一木质纤维材料样本密度信息和干燥前的第二木质纤维材料样本密度信息。
[0013]进一步，所述木质纤维材料样本剖面密度计算公式表示如下：
[0014][0015][0016]上式中，J1表示干燥前木质纤维材料样本控制单元内由X射线法测量密度分布值的数量，J0表示干燥后木质纤维材料样本控制单元内由X射线法测量密度分布值的数量，P表示干燥前木质纤维材料样本控制单元的密度，ρ表示干燥后木质纤维材料样本控制单元的密度，P(X)表示干燥前木质纤维材料样本的密度分布，ρ(X)表示干燥后木质纤维材料样本的密度分布。
[0017]进一步，所述对第一木质纤维材料样本烘至绝干并结合干燥前第一木质纤维材料样本的密度信息，对第一木质纤维材料样本进行含水率分布计算与离散处理，构建含水率分布测算方程这一步骤，其具体包括：
[0018]对第一木质纤维材料样本进行烘干处理，得到全干的第一木质纤维材料样本；
[0019]通过X射线密度仪对全干的第一木质纤维材料样本进行密度测量处理，得到全干第一木质纤维材料样本密度信息；
[0020]根据第一木质纤维材料样本的密度信息，结合第一木质纤维材料样本的长度与宽度信息计算得到第一木质纤维材料样本的质量；
[0021]根据木质纤维材料的干缩率计算公式与全干第一木质纤维材料样本密度信息对第一木质纤维材料样本进行计算，得到第一木质纤维材料样本的干缩率；
[0022]根据第一木质纤维材料样本的干缩率并结合木质纤维材料的特性进行推导，得到第一木质纤维材料样本的全干干缩率；
[0023]对第一木质纤维材料样本的质量、第一木质纤维材料样本的密度信息和第一木质纤维材料样本的全干干缩率进行离散处理，构建含水率分布测算方程。
[0024]进一步，所述干缩率计算公式如下所示：
[0025][0026][0027]上式中，β1表示干燥前第一木质纤维材料样本的厚度方向干缩率，β2表示干燥后第一木质纤维材料样本的厚度方向干缩率，ΔZ
green
表示第一木质纤维材料样本在饱水状态下的厚度，ΔZ表示干燥前第一木质纤维材料样本控制单元的厚度，Δz表示干燥后第一木质纤维材料样本控制单元的厚度，U表示干燥前第一木质纤维材料样本的含水率，u表示干燥后第一木质纤维材料样本的含水率。
[0028]进一步，所述对第一木质纤维材料样本的质量、第一木质纤维材料样本的干缩率和第一木质纤维材料样本的全干干缩率进行离散处理，构建含水率分布测算方程这一步骤，其具体包括：
[0029]对第一木质纤维材料样本的质量、第一木质纤维材料样本的密度信息和第一木质纤维材料样本的全干干缩率进行离散处理，得到初步的离散计算结果；
[0030]基于迭代离散计算规则，判断到初步的离散计算结果满足预设阈值，停止离散计算，输出离散计算结果；
[0031]基于高度约束条件，对离散计算结果中的第一木质纤维材料样本的全干干缩率进行修正处理，构建含水率分布测算方程。
[0032]进一步，所述含水率分布测算方程具体如下所示：
[0033][0034][0035]上式中，U
i
表示干燥前经过离散的第一木质纤维材料样本含水率，u
i
表示干燥后经过离散的第一木质纤维材料样本含水率，M
i
表示干燥前经过离散的第一木质纤维材料样本控制单元的质量，m
i
表示干燥后经过离散的第一木质纤维材料样本控制单元的质量，m
0,i
表示经过离散后第一木质纤维材料样本控制单元的绝干质量。
[0036]进一步，所述迭代离散计算规则具体如下所示：
[0037][0038][0039]上式中，u
′...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，其特征在于，包括以下步骤：制备第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本并进行密度测量处理，得到干燥前对应的密度信息；对第一木质纤维材料样本烘至绝干并结合干燥前第一木质纤维材料样本的密度信息，对第一木质纤维材料样本进行含水率分布计算与离散处理，构建含水率分布测算方程；对第二木质纤维材料样本进行旋涂防水材料和干燥处理并根据预设时间间隔进行密度测量，得到干燥后的第二木质纤维材料样本密度信息；基于含水率分布测算方程，根据干燥前的第二木质纤维材料样本密度信息和干燥后的第二木质纤维材料样本密度信息，得到含水率分布计算结果。2.根据权利要求1所述一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，其特征在于，所述制备第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本并进行密度测量处理，得到干燥前对应的密度信息这一步骤，其具体包括：选取木质纤维材料；在木质纤维材料上制备木质纤维材料样本并在木质纤维材料样本的厚度上进行划分处理，得到具有多个控制单元的第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本；通过X射线密度仪分别对第一木质纤维材料样本和第二木质纤维材料样本进行密度测量处理，得到干燥前的第一木质纤维材料样本密度信息和干燥前的第二木质纤维材料样本密度信息。3.根据权利要求2所述一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，其特征在于，木质纤维材料样本剖面密度计算公式表示如下：料样本剖面密度计算公式表示如下：上式中，J1表示干燥前木质纤维材料样本控制单元内由X射线法测量密度分布值的数量，J0表示干燥后木质纤维材料样本控制单元内由X射线法测量密度分布值的数量，P表示干燥前木质纤维材料样本控制单元的密度，ρ表示干燥后木质纤维材料样本控制单元的密度，P(X)表示干燥前木质纤维材料样本的密度分布，ρ(X)表示干燥后木质纤维材料样本的密度分布。4.根据权利要求3所述一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，其特征在于，所述对第一木质纤维材料样本烘至绝干并结合干燥前第一木质纤维材料样本的密度信息，对第一木质纤维材料样本进行含水率分布计算与离散处理，构建含水率分布测算方程这一步骤，其具体包括：对第一木质纤维材料样本进行烘干处理，得到全干的第一木质纤维材料样本；通过X射线密度仪对全干的第一木质纤维材料样本进行密度测量处理，得到全干第一木质纤维材料样本密度信息；根据第一木质纤维材料样本的密度信息，结合第一木质纤维材料样本的长度与宽度信息计算得到第一木质纤维材料样本的质量；
根据木质纤维材料的干缩率计算公式与全干第一木质纤维材料样本密度信息对第一木质纤维材料样本进行计算，得到第一木质纤维材料样本的干缩率；根据第一木质纤维材料样本的干缩率并结合木质纤维材料的特性进行推导，得到第一木质纤维材料样本的全干干缩率；对第一木质纤维材料样本的质量、第一木质纤维材料样本的密度信息和第一木质纤维材料样本的全干干缩率进行离散处理，构建含水率分布测算方程。5.根据权利要求4所述一种木质纤维材料含水率分布的快速测算方法，其特征在于，所述干缩率计算公式如下所示：述干缩率计算公式如下所示：上式中，β1表示干燥前第一木质纤维材料样本的厚度方向干缩率，β2表示干燥后第一木质纤维材料样本的厚度方向干缩率，ΔZ
green
表示第一木质纤维材料样本在饱水状态下的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周桥芳，吕嘉莉，涂登云，王先菊，古今，王清文，云虹，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：