[发明专利]测量木材含水率的方法

说明书

本发明提供了一种测量木材含水率的方法。该方法包括以下步骤：采用自由感应衰减脉冲序列，在间隔重复采样间隔时间t₁下测量多个不同质量的纯水标样的完全弛豫信号强度，依据每个纯水标样的完全弛豫信号强度和纯水标样的质量，建立标准测量曲线；在间隔重复采样间隔时间t₂下测量待测样品的完全弛豫信号强度，依据标准测量曲线，得到待测样品中水分的含量；基于待测样品的总质量和待测样品中水分的含量，得到待测样品的含水率；其中，重复采样间隔时间t₁中的每个间隔时间是相同的，重复采样间隔时间t₂中的每个间隔时间是相同的，且重复采样间隔时间t₁和重复采样间隔时间t₂相同或不同。本方法的含水率测试快速、结果准确，测量范围较大。

技术领域

本发明涉及一种测量木材含水率的方法，更具体地说，本发明涉及一种利用木材中水分对核磁共振的响应特性进行木材含水率测量的方法，属于木材加工技术领域。

背景技术

木材含水率是干燥过程中需要快速准确测量的最重要参数之一，因为干燥环境条件的控制和调节都很大程度上取决于木材含水率。木材含水率的检测在木材加工利用中具有重要意义，木制品中75％的质量问题是由于木材加工时对所用原材料的含水率掌握不准造成的。木材的含水率严重影响着木材的物理力学性质及机械加工性能。因此，木材含水率的测定是木材分析最重要的方法之一。木材含水率是木材的重要特性参数，几乎与木材的所有性质密切相关。木材含水率的大小在木材加工和利用过程中也是一个非常关键的因素，直接影响木材产品的质量控制。

目前，测量木材含水率最常用的方法有烘干法和电阻法。烘干法是测量木材含水率的标准方法(GB/T 1931-2009木材含水率测定方法)，其原理是通过加热方式将样品中的水分蒸发完，根据加热前后的质量差来计算水分含量。这种测定方法，操作简单；但由于彻底烘干木材所需要时间较长，不适合快速检测的需要，并且加热会影响木材的形态结构，不适合用于对非破坏性有一定要求的特殊样品。

电阻法根据木材的电阻特性与含水率之间的关系进行，是目前行业普遍使用的检测方法，该方法测量方便、快速，但其测量的含水率范围有限，一般为5％～30％，且测量准确度受木材材质特性的影响较大。也有研究涉及X射线扫描法，原理利用木材密度和含水率的关系进行，测试快速、无损；但对使用者存在一定危险，精度受材种影响较大，且需要测量试样尺寸，增加人为误差，影响精度。还有研究涉及近红外光谱法，测试快速、准确、无损；但一般只能检测木材表面含水率。

引用文献1公开了一种基于粒子群优化神经网络模型的木材含水率检测方法，公开了一种基于粒子群优化神经网络模型的木材含水率检测方法。它将粒子群与BP算法相结合完成神经网络训练，以提高网络模型的训练精度；并将该模型应用于木材含水率检测，取得了良好的检测精度。但是引用文献1涉及算法和神经网络，过于复杂，且成本较高。

引用文献2公开了一种采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，所述步骤如下：先在木材干燥窑内选取6个木材含水率检测点，并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器；然后，每个检测点都通过木材含水率传感器的两个探针检测板材的材芯含水率，并利用温度传感器检测板材的材芯温度；最后，将每个温度传感器检测得到的材芯温度分别用于对应检测点板材含水率的温度补偿。但是，该方法的检测精度受树种、探针插入木材的深度、探针位置、探针间距的影响较大。

引用文献3公开了一种木材干燥过程中含水率测定方法及木材干燥方法，其包括：测定待干木材的初含水率和初重的木材码放在干燥窑内；测定流过材堆两侧的介质的温度和风速，并根据干球温度得出湿空气的饱和蒸汽压，根据干湿球温度得出湿空气的相对湿度，最后得出湿空气的密度和湿含量，获得不同时刻待干木材的含水率；以及按照测定的木材的含水率，按照木材干燥基准进行木材干燥，获得高品质的干燥木材。但是该方法中，需要大量复杂的计算公式，且测量方法要求较高，操作困难。

基于以上原因，开发一种检测速度快、测量结果准确、安全可行、无损的木材含水率检测方法具有非常重要的意义。