RU2284032C1 - Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood - Google Patents

Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood Download PDF

Info

Publication number
RU2284032C1
RU2284032C1 RU2005102960/12A RU2005102960A RU2284032C1 RU 2284032 C1 RU2284032 C1 RU 2284032C1 RU 2005102960/12 A RU2005102960/12 A RU 2005102960/12A RU 2005102960 A RU2005102960 A RU 2005102960A RU 2284032 C1 RU2284032 C1 RU 2284032C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
wood
chock
ultrasonic
marks
ultrasound
Prior art date
Application number
RU2005102960/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005102960A (en
Inventor
Петр Матвеевич Мазуркин (RU)
Петр Матвеевич Мазуркин
Александр Анатольевич Ефимов (RU)
Александр Анатольевич Ефимов
Original Assignee
Марийский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Марийский государственный технический университет filed Critical Марийский государственный технический университет
Priority to RU2005102960/12A priority Critical patent/RU2284032C1/en
Publication of RU2005102960A publication Critical patent/RU2005102960A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2284032C1 publication Critical patent/RU2284032C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: woodworking; forestry.
SUBSTANCE: method can be used for certification of wood and for quality check of round-shaped timer under different condition of storage as well as for estimation of ecological state and ecological mode of terrain by ultrasonic properties of timber barred at the terrain. Sample in form of chock is sawn out of round-shaped timber wood and radial lines with marks are drawn at edges of chock symmetrically. Radiuses of marks are measured on the base of the lines from centers of annual rings. Detectors of ultrasonic device are installed in relation to symmetrical marks at edges of chock; one of detectors is assigned to receiver. Then ultrasonic parameters of wood between edges of chock are measured twice for all marks and among centers of annual rings of chock's edges while putting detector on place of receiver. Pattern of change in ultrasonic parameters of wood are revealed along radiuses of chock.
EFFECT: simplified process of measurement; reduced labor input.
5cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технической древесине в виде круглых лесоматериалов и может быть использовано при сертификации древесины в условиях лесозаготовок, лесного хозяйства и деревообработки, при контроле качества круглых лесоматериалов в различных условиях их хранения. Изобретение может быть использовано также в инженерной экологии при оценке экологического состояния и экологического режима территории ультразвуковыми свойствами древесины заготовленных на данной территории круглых лесоматериалов.The invention relates to technical wood in the form of round timber and can be used in the certification of wood under conditions of logging, forestry and woodworking, while controlling the quality of round timber in various storage conditions. The invention can also be used in environmental engineering in assessing the ecological state and ecological regime of a territory by the ultrasonic properties of the wood of round timber harvested in that territory.

Известен способ ультразвукового испытания древесины растущих деревьев по патенту №2224416, МКИ А 01 G 23/00, G 01 N 33/46, включающий выбор учетного дерева, выполнение пазов с торцами, параллельными друг другу и соосно расположенными симметрично относительно продольной оси ствола растущего или срубленного дерева, измерение ультразвуковых параметров древесины.A known method of ultrasonic testing of wood of growing trees according to patent No. 2224416, MKI A 01 G 23/00, G 01 N 33/46, including the choice of a reference tree, grooves with ends parallel to each other and coaxially located symmetrically with respect to the longitudinal axis of the trunk of a growing or felled tree, measurement of ultrasonic parameters of wood.

Недостатком является сложность проведения испытательных действий непосредственно на заготовленных круглых лесоматериалах, которые к тому же уже имеют торцы по своим концам.The disadvantage is the difficulty of conducting test operations directly on harvested round timber, which also already have ends at their ends.

Известен также способ ультразвукового испытания технической древесины по патенту №2224415, МКИ А 01 G 23/00, G 01 N 33/46, включающий изготовление на круглом лесоматериале по крайней мере двух пазов с перемычкой древесины между ними, закрепление датчиков ультразвукового прибора в пазах на торцах перемычки и измерение ультразвуковых параметров древесины между пазами.There is also known a method of ultrasonic testing of industrial wood according to patent No. 2224415, MKI A 01 G 23/00, G 01 N 33/46, including the manufacture of round timber at least two grooves with a jumper between them, fixing the sensors of the ultrasonic device in the grooves the ends of the jumper and the measurement of ultrasonic parameters of wood between the grooves.

Недостатком является высокая трудоемкость изготовления пазов на круглых лесоматериалах, находящихся в штабеле, поэтому практически невозможно ультразвуковое испытание древесины бревен без раскатки штабеля.The disadvantage is the high complexity of manufacturing grooves on round timber located in the stack, so it is almost impossible to ultrasonically test the log wood without rolling the stack.

Технический результат - упрощение процесса и снижение трудоемкости ультразвукового испытания и сертификации технической древесины в виде круглых лесоматериалов.The technical result is to simplify the process and reduce the complexity of ultrasonic testing and certification of industrial wood in the form of round timber.

Этот технический результат достигается тем, что из круглого лесоматериала отпиливается образец в виде чурки, на торцах которой симметрично наносят радиальные линии с метками, по этим линиям от центров годичных колец измеряются радиусы меток, датчики устанавливают относительно симметричных меток на торцах чурки, причем один из датчиков является приемником, затем измерение ультразвуковых параметров древесины между торцами чурки по всем меткам и между центрами годичных колец торцов чурки выполняют дважды, меняя положение датчика с приемником, а затем выявляют закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль радиусов чурки.This technical result is achieved by the fact that a sample in the form of a chock is sawed from round timber, radial lines with marks are symmetrically applied to the ends of the marks, the radii of the marks are measured along these lines from the centers of the tree rings, the sensors are installed relative to the symmetric marks on the ends of the chocks, one of the sensors is a receiver, then the measurement of ultrasonic parameters of wood between the ends of the chocks along all marks and between the centers of the annual rings of the ends of the chocks is performed twice, changing the position of the sensor with the reception nick, and then reveal patterns of changes in the ultrasonic parameters of wood along the radii of the chock.

Два торца чурки по отношению к продольной оси ствола дерева в направлении от комля к вершине принимаются за верхний торец и нижний торец, причем между торцами чурка испытуемой древесины принимается не меньшей длины стандартного образца для ультразвуковых испытаний, то есть более 300 мм.Two ends of the lump in relation to the longitudinal axis of the tree trunk in the direction from the butt to the top are taken for the upper end and the lower end, and between the ends of the lump of the test wood is taken no less than the length of the standard sample for ultrasonic testing, i.e. more than 300 mm.

Радиальные линии с метками на торцах наносятся по геодезическим направлениям, причем линии и метки принимаются симметричными относительно продольной оси чурки, проходящей между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, поэтому между метками обоих торцов чурки образуются параллельные продольной оси чурки линии ультразвуковых измерений.Radial lines with marks on the ends are plotted in geodesic directions, and the lines and marks are taken symmetrical about the longitudinal axis of the chock passing between the centers of the annual rings located at the ends of the chock; therefore, ultrasonic measurement lines parallel to the longitudinal axis of the chock are formed between the marks of both ends of the chock.

Измерение ультразвуковых параметров древесины по симметричным меткам и центрами торцов выполняют по направлениям от комля к вершине и от вершины к комлю модельного дерева, с которого заготовлен круглый лесоматериал и отпилена чурка, причем по разнице ультразвуковых параметров оценивают техническое качество древесины круглых лесоматериалов и экологическое качество территории, на которой были заготовлены круглые лесоматериалы.The ultrasonic parameters of wood are measured by symmetrical marks and end centers in the directions from the butt to the top and from the top to the butt of the model tree, from which round timber is harvested and lump is sawn, and the technical quality of round timber and the ecological quality of the territory are evaluated by the difference in ultrasonic parameters, on which round timber was harvested.

Закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль радиусов чурки выявляют по скорости ультразвука по следующим формулам:The patterns of changes in the ultrasonic parameters of wood along the radii of the chocks are revealed by the speed of ultrasound according to the following formulas:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где ν - скорость ультразвука, м/с;where ν is the ultrasound velocity, m / s;

L - длина чурки, мм;L is the length of the chock, mm;

τ - время прохождения ультразвука, показываемое на экране переносного ультразвукового прибора, мс;τ is the ultrasound transit time shown on the screen of a portable ultrasound device, ms;

ν0 - начальное значение скорости ультразвука по отношению к продольной оси чурки, то есть между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, м/с;ν 0 is the initial value of the ultrasound velocity with respect to the longitudinal axis of the chock, that is, between the centers of tree rings located at the ends of the chock, m / s;

R - радиус расположения метки на торце чурки по одному из геодезических направлений, см;R is the radius of the mark at the end of the chock in one of the geodesic directions, cm;

a1 - активность экспоненциального роста скорости ультразвука от центра к периферии, то есть от сердцевины к камбиальному слою;a 1 - activity of the exponential growth of the speed of ultrasound from the center to the periphery, that is, from the core to the cambial layer;

а2 - интенсивность экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола дерева от сердцевины к заболонной древесине.and 2 - the intensity of the exponential growth of the speed of ultrasound along the radius of the tree trunk from the core to sapwood.

Формула

Figure 00000004
является устойчивым законом экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола, параметры a1 и а2 которого изменяются в зависимости от качества древесины срубленного модельного дерева (измерения через несколько минут после рубки дерева) или заготовленных круглых лесоматериалов по результатам испытания после их какого-то срока хранения, при этом этот закон изменяет значения параметров ν0, а1 и а2 экспоненциального закона в зависимости от направления измерений:Formula
Figure 00000004
is a stable law of the exponential increase in the speed of ultrasound along the radius of the trunk, the parameters a 1 and a 2 of which vary depending on the quality of the wood of the felled model tree (measurements a few minutes after cutting) or harvested round timber according to the test results after their storage period while this law changes the values of the parameters ν 0 , and 1 and a 2 of the exponential law, depending on the direction of measurement:

1) направление от комля к вершине, то есть по движению минеральных веществ от корней к кроне по клеткам заболонной древесины1) the direction from the butt to the top, that is, the movement of mineral substances from the roots to the crown along the sapwood cells

Figure 00000005
Figure 00000005

2) направление от вершины к комлю, то есть по движению продуктов ассимиляции от кроны к корням по клеткам коры2) the direction from the top to the butt, that is, by the movement of assimilation products from the crown to the roots along the cells of the cortex

Figure 00000006
Figure 00000006

Причем для здоровой древесины наблюдается условие ν12.Moreover, for healthy wood, the condition ν 1 > ν 2 is observed.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что чурки, отпиленные от бревен, в зависимости от качества исходной информации рассматриваются двояко. С одной стороны, упрощенный подход предполагает, что в штабеле круглых лесоматериалов находятся бревна, у которых не отмечено северное направление (эта метка имеется у модельных деревьев и их кружков-спилов), а также неизвестно отношение торцов бревен комлю или к вершине дерева (хотя у длинных бревен это заметно). С другой стороны, в условиях лесоустройства имеются вся исходная информация по чуркам, выпиленным в виде кружков-спилов от стволов модельных деревьев.The essence of the proposed technical solution lies in the fact that lumps sawn from logs, depending on the quality of the source information are considered in two ways. On the one hand, a simplified approach assumes that there are logs in the stack of round timber that do not have a northern direction (this label is for model trees and their saw circles), and the ratio of the ends of the logs to the butt or to the top of the tree is unknown (although long logs it is noticeable). On the other hand, in the conditions of forest inventory, there is all the initial information on chocks, sawn in the form of circles-saw cuts from the trunks of model trees.

Сущность заключается также в том, что найдено новое физическое явление различия в значениях скорости ультразвука в двух различных продольных направлениях ствола дерева. При этом эта разница, как и значение самой скорости ультразвука, зависит от качества древесины и от качества места произрастания дерева. Чтобы была сопоставимость со стандартными образцами для ультразвуковых испытаний, принята длина чурки более 300 мм. Однако значение этой длины не имеет принципиального значения, так как с уменьшением длины менее 300 м можно ввести поправочные коэффициенты.The essence also lies in the fact that a new physical phenomenon has been found that differences in ultrasound velocity values in two different longitudinal directions of the tree trunk. Moreover, this difference, as well as the value of the speed of ultrasound itself, depends on the quality of the wood and on the quality of the place of growth of the tree. In order to be comparable with standard samples for ultrasonic testing, a chock length of more than 300 mm is adopted. However, the value of this length is not of fundamental importance, since with a decrease in length less than 300 m, correction factors can be introduced.

Новизна технического решения заключается в том, что обрезки бревен, всегда имеющиеся на складах круглых лесоматериалов, принимаются за объекты исследования качества всей партии круглых лесоматериалов, например штабеля с одной лесосеки. Причем, если известна предыстория заготовки этой партии круглых лесоматериалов, то испытания чурок, считавшихся безвозвратными и бесполезными отходами древесины, позволяют создать экологическую картину срубленного леса. А по различным партиям круглых лесоматериалов и ультразвуковым испытаниям древесины, проведенных в разное время, образуется комплекс сведений об экологическом мониторинге лесных массивов. Если наладить постоянный режим предлагаемых испытаний на чурках, то появится возможность управления промышленными лесами, так как любое воздействие на деревья скажется на экспоненциальных закономерностях изменения скорости ультразвука вдоль испытываемых чурок.The novelty of the technical solution lies in the fact that log cuttings, which are always available in round timber warehouses, are taken as objects of study of the quality of the entire batch of round timber, for example, stacks from one cutting area. Moreover, if the background to the harvesting of this batch of round timber is known, then testing of chocks, which were considered irrevocable and useless waste of wood, allows you to create an ecological picture of the felled forest. And for various consignments of round timber and ultrasonic testing of wood, carried out at different times, a complex of information is formed about the environmental monitoring of forests. If you establish a constant mode of the proposed chock tests, then you will be able to manage industrial forests, since any impact on the trees will affect the exponential patterns of changes in the speed of ultrasound along the chocks being tested.

Положительный эффект достигается с помощью переносных ультразвуковых приборов и использовании чурок (у которых только требуются ровные торцы), отпиленных от бревен. В итоге появляется простой способ сертификации древесины, находящейся как в штабелях круглых лесоматериалов у лесозаготовителей или у потребителей, так и на корню на отведенных в рубку участках леса в виде модельных деревьев.A positive effect is achieved with the help of portable ultrasonic devices and the use of chocks (which only require straight ends), sawn from logs. As a result, a simple way of certification of wood appears, which is located both in stacks of round timber from loggers or consumers, and in the standing on designated forest areas in the form of model trees.

В связи с этим предлагаемое техническое решение обладает новизной, положительным эффектом и простотой практической реализации (после накопления статистических сопоставительных данных появляется также возможность экологического мониторинга самими процессами лесозаготовок и лесного хозяйства в части выращивания целевых высококачественных лесов). В научно-технической и патентной литературе материалов, порочащих новизну предлагаемого технического решения, не обнаружено.In this regard, the proposed technical solution has novelty, a positive effect and ease of practical implementation (after accumulation of statistical comparative data, it is also possible to environmental monitoring by the logging and forestry processes themselves in terms of growing targeted high-quality forests). In the scientific, technical and patent literature, materials discrediting the novelty of the proposed technical solution were not found.

На фиг.1 показан образец в виде чурки длиной не менее 300 мм, вид в пространстве с верхним торцом, ориентированным по направлению роста дерева; на фиг.2 показана схема измерения ультразвуковых параметров древесины и расположения датчика и приемника относительно торцов чурки; на фиг.3 приведена примерная схема, показывающая графики изменения скорости ультразвука по радиусу ствола в двух направлениях: 1) от комля к вершине; 2) от вершины к комлю.Figure 1 shows a sample in the form of chocks with a length of at least 300 mm, a view in space with an upper end oriented in the direction of growth of the tree; figure 2 shows a diagram of the measurement of ultrasonic parameters of wood and the location of the sensor and receiver relative to the ends of the chocks; figure 3 shows an exemplary diagram showing graphs of changes in the speed of ultrasound along the radius of the barrel in two directions: 1) from the butt to the top; 2) from the top to the butt.

Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов содержит следующие действия.A method for ultrasonic testing of round timber timber comprises the following steps.

Максимальные возможности применения способа будут при действиях, позволяющих как сертифицировать техническую древесину, так и получать исходные данные для экологического мониторинга территорией, на которой выполнялись процессы заготовки круглых лесоматериалов.The maximum possibilities of applying the method will be with actions that allow both to certify technical wood and obtain baseline data for environmental monitoring by the territory on which round timber harvesting processes were carried out.

На чурке 1, отпиленного или уже готового с длиной L не менее 300 мм (от бревна или другого вида круглого лесоматериала), изготовляются верхний торец 2 и нижний торец 3 и наносятся на них радиальные линии геодезических направлений с метками 4 (как пример, показаны метки №1...6 от центра годичных колец до периферии чурки по следующим четырем геодезическим направлениям: С - север; В - восток; Ю - юг; З - запад). Такие же линии с метками наносятся и на нижнем торце чурки. По радиусам от центра годичных колец измеряются значения радиуса R до соответствующих меток.On chock 1, sawn off or already finished with a length L of at least 300 mm (from a log or other type of round timber), the upper end 2 and lower end 3 are made and radial lines of geodesic directions with marks 4 are drawn on them (as an example, marks are shown No. 1 ... 6 from the center of tree rings to the chock periphery in the following four geodesic directions: C - north; B - east; South - south; W - west). The same lines with marks are applied on the lower end of the chocks. Radii from the center of the tree rings measure values of radius R to the corresponding marks.

При этом верхний торец направлен в сторону вершины бывшего дерева, а нижний торец ориентирован в сторону комля ствола дерева. Линии и метки на верхнем и нижнем торцах чурки выполняются симметричными относительно продольной оси 5 чурки, проходящей через центры годичных колец, расположенных на торцах чурки. Между метками обоих торцов образуются параллельные продольной оси чурки линии 6 измерений.In this case, the upper end is directed towards the top of the former tree, and the lower end is oriented towards the butt of the tree trunk. The lines and marks on the upper and lower ends of the chocks are symmetrical about the longitudinal axis 5 of the chocks passing through the centers of the tree rings located at the ends of the chocks. Between the marks of both ends, lines of 6 measurements parallel to the longitudinal axis of the chocks are formed.

Относительно линий 6 между метками на торцах чурки прижимают датчик 7 и приемник 8 переносного ультразвукового прибора по соответствующим меткам на одной из линий геодезических направлений. Измерения по нескольким повторам (не менее 4-5) выполняют дважды, меняя взаимные положения датчика и приемника. В этих случаях время прохождения ультразвуком расстояния L измеряется в двух вертикальных (по отношению к стволу растущего дерева) направлениях по линии 6 измерений: 1) от комля к вершине; 2) от вершины к комлю.Regarding the lines 6 between the marks on the ends of the chocks, the sensor 7 and the receiver 8 of the portable ultrasonic device are pressed along the corresponding marks on one of the lines of geodetic directions. Measurements in several repetitions (at least 4-5) are performed twice, changing the relative positions of the sensor and receiver. In these cases, the ultrasound travel distance L is measured in two vertical (with respect to the trunk of a growing tree) directions along the line 6 of measurements: 1) from the butt to the top; 2) from the top to the butt.

Скорость ультразвука по этим двум направлениям движения минеральных веществ и продуктов ассимиляции листвы (хвои) кроны оказывается разной вдоль всего радиуса.The speed of ultrasound in these two directions of movement of mineral substances and products of assimilation of foliage (needles) of the crown turns out to be different along the entire radius.

По значениям скорости ультразвука, изменяющихся в зависимости от радиуса ствола, и их разнице по направлениям движения питательных веществ, оценивается качество технической древесины и качество экологического режима роста и развития срубленного дерева.The quality of industrial wood and the quality of the ecological regime of growth and development of a felled tree are estimated from the values of ultrasound velocity, which vary depending on the radius of the trunk, and their difference in the directions of movement of nutrients.

Кроме меток 4, обязательно измеряют время прохождения ультразвука по центру годичных колец на обоих торцах чурки вдоль оси 5. Это позволяет принять два общих начала для всех геодезических направлений при направлении ультразвуковых волн от комля к вершине и при направлении от вершины к комлю (на фиг.2 показано расположение датчика 7 и приемника 8 для измерения по направлению движения продукции ассимиляции листвы (хвои) от вершины к комлю).In addition to marks 4, the time required for ultrasound to travel along the center of the tree rings at both ends of the chock along axis 5 is necessarily measured. This allows us to take two common principles for all geodesic directions in the direction of ultrasonic waves from the butt to the top and from the top to the butt (in FIG. 2 shows the location of the sensor 7 and receiver 8 for measuring in the direction of movement of the products of assimilation of foliage (needles) from the top to the butt).

После проведения испытания в виде серии ультразвуковых измерений древесины на одной чурке (по всем меткам на четырех геодезических направлениях, причем на каждой линии 6 выполняют не менее 4-5 повторений ультразвуковых измерений) выявляют закономерности изменения скорости ультразвука по следующим формулам:After testing in the form of a series of ultrasonic measurements of wood on one chock (for all marks in four geodetic directions, with at least 4-5 repetitions of ultrasonic measurements on each line 6), patterns of changes in the speed of ultrasound are revealed by the following formulas:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

где ν - скорость ультразвука, м/с;where ν is the ultrasound velocity, m / s;

L - длина чурки, мм;L is the length of the chock, mm;

τ - время прохождения ультразвука, показываемое на экране переносного ультразвукового прибора, мс;τ is the ultrasound transit time shown on the screen of a portable ultrasound device, ms;

ν0 - начальное значение скорости ультразвука по отношению к продольной оси чурки, то есть между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, м/с;ν 0 is the initial value of the ultrasound velocity with respect to the longitudinal axis of the chock, that is, between the centers of tree rings located at the ends of the chock, m / s;

R - радиус расположения метки на торце чурки по одному из геодезических направлений, см;R is the radius of the mark at the end of the chock in one of the geodesic directions, cm;

а1 - активность экспоненциального роста скорости ультразвука от центра к периферии, то есть от сердцевины к камбиальному слою;and 1 - activity of the exponential growth of the speed of ultrasound from the center to the periphery, that is, from the core to the cambial layer;

а2 - интенсивность экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола дерева от сердцевины к заболонной древесине.and 2 - the intensity of the exponential growth of the speed of ultrasound along the radius of the tree trunk from the core to sapwood.

Затем испытание проводят на следующей чурке, у которого также известны геодезические направления, то есть применялся, например, при лесоустройстве метод модельных деревьев. А также на чурке должно быть помечено верхний и нижний торцы, показывающие направления движения соков в дереве. При этом должны быть, для экологического мониторинга, известны также и таксационные показатели опытных участков леса, с которых приняты модельные деревья, а с последних взяты кружки в виде чурок длиной не менее 300 мм.Then the test is carried out on the next chock, which also knows the geodesic directions, that is, the model tree method was used, for example, in forest inventory. And also on the chock the upper and lower ends should be marked, showing the direction of movement of the juices in the tree. At the same time, for environmental monitoring, taxation indicators of experimental forest plots from which model trees were taken should also be known, and mugs in the form of chocks with a length of at least 300 mm should be taken from the latter.

Формула

Figure 00000009
является устойчивым законом экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола модельного дерева, параметры a1 и а2 которого изменяются в зависимости от качества древесины срубленного модельного дерева (измерения через несколько минут после рубки дерева) или заготовленных круглых лесоматериалов по результатам испытания после их какого-то срока хранения. А по значениям скорости ультразвука можно ориентировочно оценить и прочностные показатели древесины, так как между скоростью ультразвука и физико-механическими свойствами древесины наблюдается прямолинейная зависимость.Formula
Figure 00000009
is a stable law of the exponential growth of ultrasound velocity along the radius of the trunk of a model tree, the parameters a 1 and a 2 of which vary depending on the quality of the wood of the felled model tree (measurements a few minutes after cutting) or harvested round timber according to the test results after some shelf life. And according to the values of the ultrasound speed, it is possible to tentatively evaluate the strength characteristics of wood, since a direct relationship is observed between the speed of ultrasound and the physicomechanical properties of wood.

Этот указанный закон изменяет значения параметров ν0, a1 и а2 (экспоненциального закона) в зависимости от направления измерений. Поэтому для каждого из них можно записать закономерности в виде математических выражений (фиг.3):This indicated law changes the values of the parameters ν 0 , a 1 and a 2 (exponential law) depending on the direction of measurement. Therefore, for each of them, you can write patterns in the form of mathematical expressions (figure 3):

1) направление от комля к вершине, то есть по движению минеральных веществ от корней к кроне по клеткам заболонной древесины1) the direction from the butt to the top, that is, the movement of mineral substances from the roots to the crown along the sapwood cells

Figure 00000010
Figure 00000010

2) направление от вершины к комлю, то есть по движению продуктов ассимиляции от кроны к корням по живым клеткам коры2) the direction from the top to the butt, that is, by the movement of assimilation products from the crown to the roots along the living cells of the cortex

Figure 00000011
Figure 00000011

Для здоровой древесины наблюдается условие ν12.For healthy wood, the condition ν 1 > ν 2 is observed.

Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов, например бревен, находящихся в штабеле на лесопромышленном складе, выполняется следующим образом.The method of ultrasonic testing of wood of round timber, for example logs that are stacked in a timber warehouse, is as follows.

Здесь, как правило, у чурок неизвестны геодезические направления и может быть неизвестна и ориентация их торцов.Here, as a rule, the geodesic directions are not known for chocks, and the orientation of their ends may also be unknown.

На чурке 1 с длиной L не менее 300 мм, подобранном на складе или отпиленном от конца бревна из штабеля, изготовляются торцы 2 и 3 и наносятся произвольные радиальные линии с метками 4 (как пример, показаны метки №1...6 от центра годичных колец до периферии чурки. Такие же линии с метками симметрично относительно продольной оси 5 чурки наносятся и на нижнем торце чурки. По радиусам от центра годичных колец измеряются радиусы R до соответствующих меток.On chock 1 with a length L of at least 300 mm, selected at the warehouse or sawn from the end of the log from the stack, ends 2 and 3 are made and arbitrary radial lines with marks 4 are drawn (as an example, marks No. 1 ... 6 from the center of annuals are shown rings to the periphery of the chocks. The same lines with marks symmetrically with respect to the longitudinal axis 5 of the chocks are applied to the lower end of the chocks. Radii R to the corresponding marks are measured along the radii from the center of the annual rings.

Относительно линий 6 измерения между метками на торцах чурки прижимают датчик 7 и приемник 8 переносного ультразвукового прибора. Измерения по нескольким повторам (не менее 4-5) выполняют дважды, меняя взаимные положения датчика и приемника. В этих случаях время прохождения ультразвуком расстояния L измеряется в двух вертикальных направлениях: 1) от комля к вершине; 2) от вершины к комлю. Но при этом до и во время измерений эти направления неизвестны, и о них можно будет судить по результатам ультразвуковых измерений, так как для здоровой древесины наблюдается условие ν12.Regarding the measurement lines 6, between the marks on the ends of the chocks, the sensor 7 and the receiver 8 of the portable ultrasonic device are pressed. Measurements in several repetitions (at least 4-5) are performed twice, changing the relative positions of the sensor and receiver. In these cases, the ultrasound travel distance L is measured in two vertical directions: 1) from the butt to the apex; 2) from the top to the butt. But at the same time, these directions are unknown before and during measurements, and they can be judged by the results of ultrasonic measurements, since the condition ν 1 > ν 2 is observed for healthy wood.

По значениям скорости ультразвука, изменяющихся в зависимости от радиуса ствола, и их разнице по направлениям движения питательных веществ оценивается качество технической древесины и качество экологического режима роста и развития срубленного дерева.The ultrasound velocity, which varies depending on the radius of the trunk, and their difference in the direction of movement of nutrients, assesses the quality of industrial wood and the quality of the ecological regime of growth and development of felled tree.

Кроме меток 4, обязательно измеряют время прохождения ультразвука по центру годичных колец на обоих торцах чурки вдоль оси 5. Это позволяет принять два общих начала для любых радиальных направлений.In addition to labels 4, it is necessary to measure the ultrasound transit time in the center of tree rings at both ends of the chocks along axis 5. This allows us to take two common principles for any radial directions.

После проведения серии ультразвуковых измерений древесины на одной чурке (по всем меткам на всех радиальных направлениях, причем на каждой линии 6 выполняют не менее 4-5 повторений ультразвуковых измерений) выявляют закономерности изменения скорости ультразвука по следующим формулам:After a series of ultrasonic measurements of wood on one chock (for all marks in all radial directions, with at least 4-5 repetitions of ultrasonic measurements on each line 6), patterns of changes in the ultrasound speed are revealed by the following formulas:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

где ν - скорость ультразвука, м/с;where ν is the ultrasound velocity, m / s;

L - длина чурки, мм;L is the length of the chock, mm;

τ - время прохождения ультразвука, показываемое на экране переносного ультразвукового прибора, мс;τ is the ultrasound transit time shown on the screen of a portable ultrasound device, ms;

ν0 - начальное значение скорости ультразвука по отношению к продольной оси чурки, то есть между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, м/с;ν 0 is the initial value of the ultrasound velocity with respect to the longitudinal axis of the chock, that is, between the centers of tree rings located at the ends of the chock, m / s;

R - радиус расположения метки на торце чурки по одному из геодезических направлений, см;R is the radius of the mark at the end of the chock in one of the geodesic directions, cm;

а1 - активность экспоненциального роста скорости ультразвука от центра к периферии, то есть от сердцевины к камбиальному слою;and 1 - activity of the exponential growth of the speed of ultrasound from the center to the periphery, that is, from the core to the cambial layer;

a2 - интенсивность экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола дерева от сердцевины к заболонной древесине.a 2 - the intensity of the exponential growth of the speed of ultrasound along the radius of the tree trunk from the core to sapwood.

Формула

Figure 00000014
является устойчивым законом экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу чурки, параметры a1 и а2 которого изменяются в зависимости от качества древесины заготовленных круглых лесоматериалов.Formula
Figure 00000014
is a stable law of the exponential growth of the speed of ultrasound along the radius of the chock, the parameters a 1 and a 2 of which vary depending on the quality of the wood harvested round timber.

По этому экспоненциальному закону сравниваются значения параметров ν0, а1 и а2, и по условию ν12 устанавливаются названия торцов чурки (верхняя или нижняя) и направления измерений:According to this exponential law, the values of the parameters ν 0 , and 1 and a 2 are compared, and by the condition ν 1 > ν 2 , the names of the ends of the chocks (upper or lower) and the measurement directions are set:

1) направление от комля к вершине, то есть по движению минеральных веществ от корней к кроне по клеткам заболонной древесины1) the direction from the butt to the top, that is, the movement of mineral substances from the roots to the crown along the sapwood cells

Figure 00000015
Figure 00000015

2) направление от вершины к комлю, то есть по движению продуктов ассимиляции от кроны к корням по живым клеткам коры2) the direction from the top to the butt, that is, by the movement of assimilation products from the crown to the roots along the living cells of the cortex

Figure 00000016
Figure 00000016

Количество чурок, необходимых для достоверного суждения о качестве лесоматериалов и о экологическом качестве территории, откуда получены штабели круглых лесоматериалов, устанавливается по известным в статистике методикам.The number of chocks necessary for a reliable judgment on the quality of timber and on the ecological quality of the territory from which the stacks of round timber were obtained is established by methods known in statistics.

Предлагаемый способ упрощает процесс ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов за счет использования чурок, которые нетрудно получать на складах бревен. Данные ультразвуковых испытаний позволяют также ориентировочно оценивать показатели и параметры механической прочности. Он позволяет в дальнейшем перейти на мониторинг процессов заготовки древесины, а затем и к мониторингу выращивания древесины на данной территории. В этом случае появляется возможность оперативной сертификации древесины на складах, у лесозаготовителей и у деревообработчиков, а также в лесхозах и лесничествах, причем на корню в ходе лесоустройства. Предлагаемый способ позволяет быстрее выявлять качество и экологическую эффективность процессов всего лесопользования через ультразвуковые свойства древесины круглых лесоматериалов, в перспективе обеспечить выход наиболее ценных сортиментов.The proposed method simplifies the process of ultrasonic testing of wood round timber through the use of chocks, which are easy to get in the warehouses of logs. The data of ultrasonic tests also make it possible to tentatively evaluate the indicators and parameters of mechanical strength. It allows in the future to switch to monitoring the processes of wood harvesting, and then to monitoring the cultivation of wood in this area. In this case, there is the possibility of operational certification of wood in warehouses, among loggers and woodworkers, as well as in leshozes and forestries, and at the root during forest management. The proposed method allows you to quickly identify the quality and environmental efficiency of the processes of all forest management through the ultrasonic properties of wood of round timber, in the future to ensure the output of the most valuable assortments.

Claims (5)

1. Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов, заключающийся в том, что из круглого лесоматериала отпиливают образец в виде чурки, на торцах которой симметрично наносят радиальные линии с метками, по этим линиям от центров годичных колец измеряют радиусы меток, устанавливают датчики ультразвукового прибора относительно симметричных меток на торцах чурки, причем один из датчиков является приемником, затем дважды выполняют измерение ультразвуковых параметров древесины между торцами чурки по всем меткам и между центрами годичных колец торцов чурки, меняя положение датчика с приемником, после чего выявляют закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль радиусов чурки.1. The method of ultrasonic testing of wood of round timber, which consists in the fact that a round sample is sawn off of round timber, the ends of which are radially marked with marks symmetrically, the radii of the marks are measured along these lines from the centers of the tree rings, the sensors of the ultrasonic device are installed relatively symmetrical marks at the ends of the chocks, one of the sensors being the receiver, and then twice measure the ultrasonic parameters of the wood between the ends of the chocks for all marks and between ntrams of annual rings of the ends of the chocks, changing the position of the sensor with the receiver, after which the patterns of changes in the ultrasonic parameters of the wood along the radii of the chock are revealed. 2. Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов по п.1, отличающийся тем, что один торец чурки по отношению к продольной оси ствола дерева, от которого она отпилена, в направлении к вершине принимают за верхний торец, а другой торец в направлении к комлю - за нижний торец, причем расстояние между торцами чурки испытуемой древесины принимают не менее длины стандартного образца для ультразвуковых испытаний.2. The method of ultrasonic testing of wood of round timber according to claim 1, characterized in that one end of the lump in relation to the longitudinal axis of the tree trunk from which it is sawn off, is taken for the top end in the direction to the top, and the other end in the direction of the butt - for the lower end, and the distance between the ends of the chunks of the test wood is taken not less than the length of the standard sample for ultrasonic testing. 3. Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов по п.1 или 2, отличающийся тем, что радиальные линии с метками на торцах наносят по геодезическим направлениям, причем линии и метки выполняют симметричными относительно продольной оси чурки, проходящей между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, для выполнения ультразвуковых измерений.3. The method of ultrasonic testing of wood of round timber according to claim 1 or 2, characterized in that the radial lines with marks on the ends are applied in geodesic directions, the lines and marks being symmetrical about the longitudinal axis of the chock passing between the centers of the tree rings located at the ends chocks to perform ultrasonic measurements. 4. Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов по п.1, отличающийся тем, что измерение ультразвуковых параметров древесины по симметричным меткам и центрам торцов выполняют по направлениям от комля к вершине и от вершины к комлю модельного дерева, из которого заготовлен круглый лесоматериал и отпилена чурка, причем по разнице ультразвуковых параметров оценивают техническое качество древесины круглых лесоматериалов и экологическое качество территории, на которой были заготовлены круглые лесоматериалы.4. The method of ultrasonic testing of wood of round timber according to claim 1, characterized in that the measurement of ultrasonic parameters of the wood according to symmetrical marks and end centers is carried out in directions from the butt to the top and from the top to the butt of the model tree, from which round timber is harvested and sawn off moreover, the technical quality of the round timber and the ecological quality of the territory on which the round timber was harvested are estimated by the difference in ultrasonic parameters. 5. Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов по п.1 или 2, отличающийся тем, что закономерности изменения ультразвуковых параметров древесины вдоль радиусов чурки выявляют по скорости распространения ультразвука5. The method of ultrasonic testing of wood of round timber according to claim 1 or 2, characterized in that the patterns of change in the ultrasonic parameters of the wood along the radii of the chock are detected by the speed of propagation of ultrasound ν=L/τν = L / τ илиor
Figure 00000017
Figure 00000017
ν - скорость распространения ультразвука, м/с;ν is the propagation velocity of ultrasound, m / s; L - длина чурки, мм;L is the length of the chock, mm; τ - время прохождения ультразвука, показываемое на экране переносного ультразвукового прибора, мс;τ is the ultrasound transit time shown on the screen of a portable ultrasound device, ms; ν0 - начальное значение скорости ультразвука по отношению к продольной оси чурки, то есть между центрами годичных колец, расположенных на торцах чурки, м/с;ν 0 is the initial value of the ultrasound velocity with respect to the longitudinal axis of the chock, that is, between the centers of tree rings located at the ends of the chock, m / s; R - радиус расположения метки на торце чурки по одному из геодезических направлений, см;R is the radius of the mark at the end of the chock in one of the geodesic directions, cm; a1 - активность экспоненциального роста скорости ультразвука от центра к периферии, то есть от сердцевины к камбиальному слою;a 1 - activity of the exponential growth of the speed of ultrasound from the center to the periphery, that is, from the core to the cambial layer; а2 - интенсивность экспоненциального роста скорости ультразвука по радиусу ствола дерева от сердцевины к заболонной древесине.and 2 - the intensity of the exponential growth of the speed of ultrasound along the radius of the tree trunk from the core to sapwood.
RU2005102960/12A 2005-02-07 2005-02-07 Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood RU2284032C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102960/12A RU2284032C1 (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102960/12A RU2284032C1 (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005102960A RU2005102960A (en) 2006-07-20
RU2284032C1 true RU2284032C1 (en) 2006-09-20

Family

ID=37028221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005102960/12A RU2284032C1 (en) 2005-02-07 2005-02-07 Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2284032C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526648C2 (en) * 2012-10-08 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" Method of ultrasonic testing of technical wood

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
УГОЛЕВ Б.Н. Древесиноведение. - М.: Лесная промышленность, 1986, с.140-143. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526648C2 (en) * 2012-10-08 2014-08-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" Method of ultrasonic testing of technical wood

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005102960A (en) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Carter¹ et al. Acoustic testing to enhance western forest values and meet customer wood quality needs
Valencia et al. Longitudinal growth strain as a log and wood quality predictor for plantation-grown Eucalyptus nitens sawlogs
CN103528965B (en) A kind of wheat leaf equivalent water thickness EO-1 hyperion monitoring method
Raymond et al. Evaluation of non-destructive methods of measuring growth stress in Eucalyptus globulus: relationships between strain, wood properties and stress
Ohman Value loss from skidding wounds in sugar maple and yellow birch
Lindström et al. Using non-destructive testing to assess modulus of elasticity of Pinus sylvestris trees
RU2284032C1 (en) Method of ultrasonic testing of round-shaped timber wood
Ruel et al. Wood degradation after windthrow in a northern environment
US4373393A (en) Method for determining the age or authenticity of timber structures
RU2526648C2 (en) Method of ultrasonic testing of technical wood
RU2376749C1 (en) Method for analysis of fir tree trunk and crown
RU2282849C1 (en) Ultrasound round timber wood test method
Amateis et al. Use of the Fakopp TreeSonic acoustic device to estimate wood quality characteristics in loblolly pine trees planted at different densities.
Kaminski et al. Factors relating to dark heart of sugar maple in Wisconsin
Racey A comparison of planting stock characterization with root area index, volume and dry weight
Sonderman Guide to the measurement of tree characteristics important to the quality classification system for young hardwood trees
RU2242866C2 (en) Method for supersonic testing of annual growth layers of tree and timber material
Mitchell et al. Wood quality of Mississippi's pine resources
Ishiguri et al. Stress wave velocity, basic density, and compressive strength in 34-year-old Pinus merkusii planted in Indonesia
RU2522862C2 (en) Method of comparative timber test
RU2224415C1 (en) Method for supersonic testing of crude wood
SU1664184A1 (en) Method for evaluation of sanitary condition of plantations
RU2327342C2 (en) Ultrasound wood testing of growing tree
Eslami et al. The comparison of diameter increment of oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) in different regions of the Caspian forests
Hsieh et al. Development of a portable spectroscopic sensor to measure wood and fibre properties in standing mountain pine beetle-attacked trees and decked logs

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070208