JP2004239717A - 木材応力波非破壊試験の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】試料の縦方向にある共振周波数により音速と弾性係数を算出することができ、従来の叩き音法を改善して、生産ライン上での測定に適用することができる木材応力波非破壊試験の方法を提供する。
【解決手段】試料の一面の、中央に近くにある部位を誘導装置上に載置し、誘導装置の表面と試料表面との間の摩擦力で試料のスライドを防止して、ノック装置で試料の一端をノックして、ノックする時の生成する応力波は、試料の他端へ転送され、試料の他端で応力波の反射が発生することにより、生成した応力波は、試料のノックされた一端に返送され、応力波は、試料の両端の間で音速で往復して、応力波のエネルギーが試料の内部摩擦により消耗され、誘導装置に電気的に接続される受信装置で、誘導装置の摩擦力の変化を受信し、また、摩擦力の変化を受信装置に電気的に接続される分析装置により分析し、試料の縦方向の共振周波数を検知して、共振周波数により音速と弾性係数を算出する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材応力波非破壊試験の方法に関し、特に、試料の縦方向の共振周波数で音速と弾性係数を算出する、従来の方法を改善して生産ライン上に適用するための測定である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、木材の材質が分かるような因子としては、含水率や、比重、木目方向、弾性係数等が挙げられ、これらは、破壊或いは非破壊方法により測定と推定がなされる。非破壊試験法（Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ）とは、破壊することない方法で、材料の性質或いは内部構造を評価するのである。例えば、木材の強度性質は、弾性係数とは直線正相関であり、よく、弾性係数を測定することにより木材の強度性質を推定する。弾性係数の非破壊測定には、主として、振動や超音波及び応力波（Ｓｔｒｅｓｓ ｗａｖｅ）等の技術が用いられ、近年において、ＦＦＴスペクトラム・アナライザ（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）での叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）の方式で、ノイズスペクトルを分析して、高速に共振周波数を測定して、音速と弾性係数を算出し、当該叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）方式の装置は、図３のように、音受け装置とするマイクロフォン６は、ＦＦＴスペクトラム・アナライザ７（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）に電気的に接続され、テストする時、撃錘９で試料８の一端をノックして、ノックエネルギーを試料８へ導入して、マイクロフォン６でノックする時の試料８の音波を受信し、ＦＦＴスペクトラム・アナライザ７（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）で、ノイズスペクトルの分析から共振周波数を測定し、音速と弾性係数を算出する。
【０００３】
上述の叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）方式は、試料８の音速と弾性係数が算出できるが、この叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）方式で、木材の非破壊なテストをする時、テストの現場には、騒音があってはならず、それは、当該騒音が当該マイクロフォン６の音受けに悪影響を与え、騒音と試料８の音波との混合音がマイクロフォン６により受信され、ＦＦＴスペクトラム・アナライザ７（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）が検知したノイズスペクトル分析のテストデータが正しくなくなり、これにより、上述のような叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）法は、騒音のない実験室内にしか使えないため、当該叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）法を一般な生産ライン上に応用されない。その理由は、当該叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）法を一般な生産ライン上に適用する時、当該マイクロフォン６の音受けが、工場内の騒音に影響されて、当該騒音と試料８の音波とが混合されてからマイクロフォン６がそれを受信し、これにより、ノイズスペクトル分析の判読が難しくなり、現場の環境制限により、当該叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）法は、広く応用できない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主な目的は、試料の縦方向にある共振周波数により音速と弾性係数を算出することのできる木材応力波非破壊試験の方法を提供することである。
【０００５】
本発明のもう一つの目的は、従来の叩き音法を改善して、生産ライン上での測定に適用することのできる木材応力波非破壊試験の方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、試料の一面の、中央近くにある部位を誘導装置上に載置し、当該誘導装置の表面と試料表面との間の摩擦力で試料のスライドを防止して、
ノック装置で当該試料の一端をノックして、ノックした時に生ずる応力波は、試料の他端へ転送され、当該試料の他端で応力波の反射が発生することにより、生成した応力波は、当該試料のノックされた一端に返送され、当該応力波は、試料の両端の間で音速で往復して、当該応力波のエネルギーが試料の内部摩擦により消耗され、
当該誘導装置に電気的に接続される受信装置で、当該誘導装置の摩擦力の変化を受信し、また、当該摩擦力の変化を受信装置に電気的に接続される分析装置により分析し、当該試料の縦方向の共振周波数を検知して、当該共振周波数により音速と弾性係数を算出する、木材応力波非破壊試験の方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、それぞれ本発明のよりよい実施例の概念図と、本発明の分析装置（ＦＦＴスペクトラム・アナライザ：ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）が測定した応力波と共振周波数図である。図のように、本発明は、木材応力波非破壊試験の方法であり、試料５の一面の、中央近くにある部位を誘導装置１上に載置し、当該誘導装置１は、三分力ダイナモメーター（３−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｄｙｎａｍｏｍｅｔｅｒ）であり、当該誘導装置１の表面と試料５表面との間の摩擦力で試料５のスライドを防止して、
ノック装置２で当該試料５の一端をノックして、当該ノック装置２はハンマーであり、ノックする時の生成する応力波は、試料５の他端で応力波の反射が発生することにより、生成した応力波は、当該試料５のノックされた一端に返送され、当該応力波は試料５の両端の間で音速で往復して、当該応力波のエネルギーが試料５の内部摩擦により消耗され、
当該誘導装置１に電気的に接続される受信装置３で、当該誘導装置１の摩擦力の変化を受信し、当該受信装置３は、荷電増幅器（ｃｈａｒｇｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）であり、また、当該摩擦力の変化を受信装置３に電気的に接続される分析装置４により分析し、当該分析装置４は、ＦＦＴスペクトラム・アナライザ（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）であり、当該試料５の縦方向の共振周波数を検知して、当該ＦＦＴスペクトラム・アナライザ（ＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）により表示され（図２を参照）、本発明の実験結果から分かるように、本発明の方法は、従来の叩き音（Ｔａｐ Ｔｏｎｅ）法の試験で得た応力波の主周波数とが完全に同じで、本発明の方法で検知した共振周波数で、音速と弾性係数が算出でき、
当該試料の音速を算出しょうとする時、当該試料の長さと当該共振周波数とを基數とし算出し、音速を算出するための公式は、ｖ＝２ｆｒＬであり、この際、ｖが音速で、ｆｒが共振周波数で、Ｌが試料の長さであり、テストする時、この公式により当該試料の音速が算出できる。
【０００８】
当該試料の音速を算出した後、上記算出した試料の音速と当該試料の密度から当該試料の弾性係数を算出し、当該弾性係数を算出する公式は、Ｅｄ＝ｖ^２ρで、この際、当該Ｅｄが弾性係数で、ｖが音速で、ρが試料の密度であり、これにより、本発明は、試料の縦方向の共振周波数で音速と弾性係数を算出する、従来の方法を改善して生産ライン上に適用するの測定である。
【０００９】
上述の説明は、本発明のよりよい実施例であるが、本発明の範囲は、それらの実施例により制限されないから、本発明の請求範囲や明細書の内容に従って、様々な等価変化や修正をするものは、それも本発明の範囲に含まれる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の木材応力波非破壊試験の方法によれば、試料の縦方向にある共振周波数により音速と弾性係数を算出することができ、従来の叩き音法を改善して、生産ライン上での測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のよりよい実施例の概念図
【図２】本発明の分析装置（ＦＦＴスペクトラム・アナライザＦＦＴ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ）で測定した応力波と共振周波数図
【図３】従来のテスト装置の概念図
【符号の説明】
１ 誘導装置
２ ノック装置
３ 受信装置
４ 分析装置
５ 試料
６ マイクロフォン
７ ＦＦＴスペクトラム・アナライザ
８ 試料
９ ハンマー

Claims (8)

1. 試料の一面の、中央の近くにある部位を誘導装置上に載置し、当該誘導装置の表面と試料表面との間の摩擦力で試料のスライドを防止して、
   ノック装置で当該試料の一端をノックして、ノックした時に生ずる応力波は、試料の他端へ伝達され、当該試料の他端で応力波の反射が発生することにより生成した応力波は、当該試料のノックされた一端に返送され、当該応力波は、試料の両端の間で音速で往復して、当該応力波のエネルギーが試料の内部摩擦により消耗され、
   当該誘導装置に電気的に接続される受信装置で、当該誘導装置の摩擦力の変化を受信し、また、当該摩擦力の変化を受信装置に電気的に接続される分析装置により分析し、当該試料の縦方向の共振周波数を検知して、当該共振周波数により音速と弾性係数を算出することを特徴とする木材応力波非破壊試験の方法。
2. 当該誘導装置は三分力ダイナモメーターであることを特徴とする請求項１記載の木材応力波非破壊試験の方法。
3. 当該ノック装置はハンマーであることを特徴とする請求項１記載の木材応力波非破壊試験の方法。
4. 当該受信装置は荷電増幅器であることを特徴とする請求項１載の木材応力波非破壊試験の方法。
5. 当該分析装置はＦＦＴスペクトラム・アナライザであることを特徴とする請求項１記載の木材応力波非破壊試験の方法。
6. 試料の長さと当該共振周波数により、当該試料の音速を算出し、また、上記試料の音速と当該試料の密度により、当該試料の弾性係数を算出すること、を特徴とする請求項１記載の木材応力波非破壊試験の方法。
7. 音速を算出する公式は、ｖ＝２ｆｒＬであり、また、ｖが音速で、ｆｒが共振周波数で、Ｌが試料の長さであることを特徴とする請求項６記載の木材応力波非破壊試験の方法。
8. 弾性係数を算出する公式は、Ｅｄ＝ｖ^２ρであり、また、Ｅｄが弾性係数で、ｖが音速で、ρが試料の密度であることを特徴とする請求項６記載の木材応力波非破壊試験の方法。

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