[发明专利]木材超声波速度测量的温控装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种的木材中超声波速度测量的温度可控装置及方法，能够准确控制木材试样测试温度。

背景技术

基于超声波传导技术的木材无损伤检测方法是一项相对成熟的木材质量评估方法。其主要应用原理是利用超声波在木材中传播速度与木材的力学性能的关系来判断木材的质量等级，以制定应用匹配计划和预测其经济价值。目前，超声波木材无损检测方法已经在板材和原木质量检测与评估应用中具有重要价值，并在逐步向活立木和原木的质量检测扩展。通过对活立木和原木的木材质量进行准确评估，能够为森林质量监测、经济价值评估、林分的合理经营，以及原木分等和合理早材提供重要依据，森林的方面扩展。

然而，无论是锯材厂的在线生产和野外立地检测，超声波技术对木材质量检测的研究和应用还面临一个关键的技术问题就是木材温度变化对木材声波（超声波）传播特性的影响，主要体现在声波传播速度的影响，该影响会引起木材质量等级判断上的偏差。因此，无论是科学研究还是实际应用，都需要建立一个科学、有效的分析模型对在不同温度条件下所测量波速进行温度补偿，修正温度变化所引起木材中声波波速测量的偏差，从而准确的预测木材的质量等级。

木材中超声波速度受温度影响研究的技术难点就是测试过程中测试温度的难于控制和不稳定性。现有的研究的木材温度控制温度范围有限，且取点不具有均衡性和连续性，使得木材温度与超声波测试速度对应不准确，该问题是木材质量准确评估一个瓶颈。

发明内容

本发明实现了一种木材超声波速度测量温度可控的装置及测试方法，解决了现有研究中木材超声波速度与测试温度对应关系定位难的问题，实现了超声波（声波）传导测试过程中的小试样木材温度的控制和稳定。本发明包括温度控制系统和超声波测速系统。温度控制系统由温控箱（6）、温度控制装置（7）和温度监测装置（8）组成，超声波测速系统由超声波速度测量装置的探头（1）和超声波速度测量装置的读数器（9）相连接所组成。温控箱（6）是封闭的双层温度循环系统，具有隔热、隔冷功效，其上、下两层可移动，且两层之间设有通风口（13），可使上、下两层内的空气往复循环流通。温控箱（6）的上层布有电动小风扇（5）、电热棒（10）、干冰（12）和用来承载干冰的金属槽（11），该层环境用来发起或者停止木材温度的升/降过程和控制箱内冷/热空气在两层之间的循环流通。温控箱的下层布有木材试样（3）、支撑木材试样（3）的木构架（2）、电动小风扇（5）、电热棒（10）和固定在木材试样两端（3）超声波速度测量装置的探头（1），该层环境通过上层的冷/热空气的循环流通来控制和稳定木材试样（3）的温度。温度控制装置（7）连接上、下两层中的电动小风扇（5）和电热棒（10），通过温度控制装置（7）来控制电动小风扇（5）的运转和电热棒（10）的工作来降低/升高温控箱（6）内的整体环境温度。（10）温控箱（6）的下层的木材试样（3）由两个的木构架（2）支撑，木材试样（3）的两个不同位置布有热电偶（4），该热电偶（4）与温度监测装置（8）相连接以监测木材不同位置的温度变化。

本发明工作时，是通过温度控制装置（7）控制电动小风扇（5）运转，使温控箱（6）上、下两层之间的冷/热的空气在木材试样（3）的周围不断地循环流通，而使得木材试样（3）降温/升温达到待测温度后，再通过控制电动风扇5或电热棒10的运行时间来维持木材温度，待木材温度即温度检测装置8的读数稳定15-20分钟后，即可开始超声波在木材中传播速度的测量。本温度控制装置可实现的最低测试温度可达-80℃，最高温度可达50℃。待测温度点间隔和维持时间可根据风扇的运行速度（功率）和开启频率进行调整。

本发明组装简单，方便操作，温度易于控制且测量准确，适用于规格尺寸的小试样木材的温度控制和稳定，解决了木材声波传播测量中木材温度变化过快和平衡难的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明

图1为本发明的温控式超声波速度测量装置的纵剖面结构示意图

图2为本发明的温控式超声波速度测量装置的侧视图

图3为本发明的温控箱的上层装置的俯视图

图4为本发明的温控箱的下层装置的俯视图

图中：1.超声波测速装置探头 2.木构架 3.木材试样 4.热电偶 5.电动小风扇 6.温控箱 7.温度控制装置 8.温度监测装置 9.超声波测速装置读数器 10.加热棒 11.金属槽 12.干冰 13.通风口

具体实施方式