RU2449265C1 - Способ и устройство определения плотности древесины - Google Patents
Способ и устройство определения плотности древесины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449265C1 RU2449265C1 RU2010147336/28A RU2010147336A RU2449265C1 RU 2449265 C1 RU2449265 C1 RU 2449265C1 RU 2010147336/28 A RU2010147336/28 A RU 2010147336/28A RU 2010147336 A RU2010147336 A RU 2010147336A RU 2449265 C1 RU2449265 C1 RU 2449265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wood
- measured
- sample
- density
- wood sample
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для определения плотности древесины. Сущность: заключается в том, что вычисляют коэффициенты, определяющие зависимость плотности древесины подлежащего измерению образца древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний для конкретной породы древесины с учетом ее влажности, осуществляют продольно-поперечное ультразвуковое прозвучивание измеряемого образца древесины, измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины, при этом измерение времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины и протяженности подлежащего измерению образца древесины осуществляют в продольно-поперечном направлении с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины и переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины, с учетом протяженности измеряемого образца древесины и времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний в подлежащем измерению образце древесины и определяют плотность древесины с учетом полученной скорости распространения ультразвуковых колебаний и предварительно полученных коэффициентов, определяющих зависимость плотности от скорости распространения ультразвуковых колебаний в конкретной породе древесины с учетом ее влажности. Технический результат: обеспечение возможности измерения с высокой точностью плотности древесины. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к ультразвуковым способам и устройствам измерения плотности древесины и может найти применение в отраслях промышленности, связанных с добычей, транспортировкой и переработкой лесоматериалов и пиломатериалов.
Известно, что в лесной и деревообрабатывающей промышленности возможность измерять плотность древесины без ее повреждения приобретает все большее значение. Определение плотности древесины становится важным фактором как на стадии вырубки леса, так и при определении цены древесины, которая в зарубежных странах устанавливается преимущественно на основании ее плотности. Дальнейшее использование древесины на лесопильных заводах также связано с определением ее плотности, так как правильное ее определение позволяет отбраковывать лесоматериалы и пиломатериалы (кругляк, брус, доски и т.д.), имеющие дефекты структуры.
Известен способ по патенту РФ №2282849, МПК G01N 29/00, G01N 33/46, опубликованному 27 августа 2006 года на изобретение: "Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов", который включает размещение датчиков ультразвукового прибора относительно параллельных боковых поверхностей без коры поперек бревна или бруса, при этом измерение ультразвуковых параметров древесины проводят несколько раз, переставляя датчики ультразвукового прибора вдоль бревна или бруса, а для оценки качества древесины используют среднее арифметическое значение из нескольких замеров.
Известное техническое решение основано на том, что ультразвуковое прозвучивание осуществляют лишь в отдельных точках, причем датчики ультразвукового прибора размещают поперек бревна, при этом не учитываются неоднородности структуры круглой древесины по всей ее длине, что приводит к значительным погрешностям в измерении и не обеспечивает необходимой точности измерения плотности круглых лесоматериалов.
Наиболее близким аналогом к заявляемым в качестве изобретения способу и устройству является техническое решение, описанное в патенте №2182703, МПК G01N 9/24, G01N 23/06, опубликованном 20 мая 2002 года и основанном на заявке PCT SE 97/00464 на изобретение: "Устройство и способ измерения плотности".
Известный способ измерения плотности включает распространение электромагнитных лучей через подлежащий измерению объект и измерение интенсивности излучения на стороне выхода лучей из подлежащего измерению объекта. Протяженность объекта измеряют вдоль пути прохождения излучения через подлежащий измерению объект, при этом излучение производится, по меньшей мере, на двух различных длинах волн.
Известное устройство измерения плотности содержит, по меньшей мере, один излучатель для испускания электромагнитного излучения и, по крайней мере, один приемник для измерения интенсивности излучения, расположенный так, чтобы поглощать излучение от источника излучения и подсоединенный к блоку вычисления. Устройство испускает излучение, по меньшей мере, на двух длинах волн и содержит средство измерения для определения протяженности объекта между излучателем и приемником.
Известные технические решения основаны на том, что излучатель и приемник размещают поперек бревна, при этом не учитываются неоднородности структуры древесины по всей ее длине, что приводит к значительным погрешностям в измерении и не обеспечивает необходимой точности измерения плотности лесоматериалов и пиломатериалов.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа и устройства, обеспечивающих высокую точность измерения плотности древесины.
Технический результат достигается тем, что в способе определения плотности древесины, основанном на измерении протяженности подлежащего измерению образца древесины, согласно изобретению предварительно вычисляют коэффициенты, определяющие зависимость плотности древесины подлежащего измерению образца древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний для конкретной породы древесины с учетом ее влажности, осуществляют продольно-поперечное ультразвуковое прозвучивание измеряемого образца древесины, измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины, при этом измерение протяженности подлежащего измерению образца древесины между излучателем и приемником, а также времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины осуществляют в продольно-поперечном направлении с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины и переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины, с учетом протяженности измеряемого образца древесины и времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний в подлежащем измерению образце древесины и определяют плотность древесины с учетом полученной скорости распространения ультразвуковых колебаний и предварительно полученных коэффициентов, определяющих зависимость плотности от скорости распространения ультразвуковых колебаний в конкретной породе древесины с учетом ее влажности.
Технический результат достигается тем, что в устройстве определения плотности древесины, содержащем измеряемый образец древесины, излучатель, приемник, преобразователь и вычислительный блок, а также средство измерения для определения протяженности измеряемого образца древесины между излучателем и приемником, согласно изобретению, излучатель и приемник выполнены в виде ультразвуковых датчиков, оснащенных заостренными наконечниками, закрепленными в торцевой части датчиков, а средство измерения для определения протяженности измеряемого образца древесины выполнено в виде угольника, образованного жестко скрепленными между собой планками, расположенными перпендикулярно относительно друг друга, с установленными на них излучателем и приемником, при этом излучатель жестко закреплен на продольной планке угольника с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины, а приемник установлен на поперечной планке угольника с возможностью перемещении по ней с учетом переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
- на фигуре 1 представлена блок-схема устройства, реализующего заявленный способ,
- на фигуре 2 представлена схема, иллюстрирующая расположение излучателя и приемника при продольно-поперечном прозвучивании.
В соответствии со схемой, представленной на фигуре 1, устройство для определения плотности древесины содержит измеряемый образец древесины 1, излучатель 2, а также последовательно соединенные приемник 3, блок преобразования 4 и вычислительный блок 5, а также средство измерения для определения протяженности измеряемого образца древесины между излучателем 2 и приемником 3. Излучатель 2 и приемник 3 выполнены в виде ультразвуковых датчиков, оснащенных заостренными наконечниками 6, закрепленными в торцевой части датчиков, а средство измерения для определения протяженности измеряемого образца древесины между излучателем 2 и приемником 3 выполнено в виде угольника, образованного жестко скрепленными между собой планками 7, 8, расположенными перпендикулярно относительно друг друга, с установленными на них излучателем 2 и приемником 3, при этом излучатель 2 жестко закреплен на продольной планке 7 угольника с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины, а приемник 3 установлен на поперечной планке 8 угольника с возможностью перемещении по ней с учетом переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины.
Способ осуществляют следующим образом.
Предварительно вычисляют коэффициенты, определяющие зависимость плотности измеряемого образца породы древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний на основе прямых измерений плотности и скорости распространения ультразвуковых колебаний в этом образце. Затем устанавливают на измеряемый образец древесины 1 средство измерения для определения протяженности измеряемого объекта с закрепленными на нем излучателем 2 и приемником 3 ультразвуковых колебаний на измеряемый образец древесины (фиг.2), в качестве которого в приведенном примере используют круглый лесоматериал, таким образом, чтобы заостренные наконечники 6 углубились в древесину на 1-3 мм. Постоянную базу, равную в приведенном примере 50 сантиметрам, располагают вдоль волокон измеряемого образца древесины 1. Переменную базу выставляют в зависимости от диаметра торца измеряемого образца древесины 1, излучатель 2 и приемник 3 ориентируют перпендикулярно поверхностям измеряемого образца древесины 1. При выполнении измерений осуществляют сквозное прозвучивание в продольно-поперечном направлении. Расчет скорости производят в вычислительном блоке 5 по результатам измерения времени и протяженности измеряемого образца древесины между излучателем 2 и приемником 3. Результат измерения скорости переводят в значение плотности в соответствии с ранее полученными коэффициентами, определяющими зависимость плотности древесины подлежащего измерению образца древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний для конкретной породы древесины с учетом ее влажности. Так, в таблице приведены примеры расчета плотности для трех пород древесины (ели, сосны и ольхи), полученные с учетом влажности древесины, по формуле: ρ=аСугл+в, где а, в - коэффициенты, определяющие зависимость плотности измеряемого образца породы древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний на основе прямых измерений плотности и скорости распространения ультразвуковых колебаний в этом образце, Сугл - скорость ультразвуковых колебаний.
Таблица | ||
Тип древесины | влажность W, % | |
30-100 | ||
Ель | ρ=аСугл+в | ρ=0,0579Сугл+664,51 |
Сосна | ρ=аСугл+в | ρ=0,0450Сугл+803,84 |
Ольха | ρ=аСугл+в | ρ=0,0603Сугл+566,58 |
В соответствии с заявляемым способом определяли плотность древесины ели неокоренной при влажности, равной 40 процентам, с постоянной базой измерений, равной 50 сантиметрам, переменной базой, равной 30 сантиметрам, при этом время распространения ультразвуковых колебаний составило 92,2 мкс, скорость ультразвуковых колебаний Сугл составила 3350 м/с. При этом плотность древесины составила 748 кг/м3.
Преимущество заявляемых технических решений заключается в том, что они обеспечивают более высокую точность определения плотности с учетом влажности и породы древесины за счет продольно-поперечного прозвучивания.
Заявляемые в качестве изобретения технические решения могут быть реализованы при помощи серийно производимых технических средств.
Claims (2)
1. Способ определения плотности древесины, основанный на измерении протяженности подлежащего измерению образца древесины, отличающийся тем, что предварительно вычисляют коэффициенты, определяющие зависимость плотности древесины подлежащего измерению образца древесины от скорости распространения ультразвуковых колебаний для конкретной породы древесины с учетом ее влажности, осуществляют продольно-поперечное ультразвуковое прозвучивание измеряемого образца древесины, измеряют время прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины, при этом измерение времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины и протяженности подлежащего измерению образца древесины осуществляют в продольно-поперечном направлении с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины и переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины, с учетом протяженности измеряемого образца древесины и времени прохождения ультразвуковых колебаний через подлежащий измерению образец древесины определяют скорость распространения ультразвуковых колебаний в подлежащем измерению образце древесины и определяют плотность древесины с учетом полученной скорости распространения ультразвуковых колебаний и предварительно полученных коэффициентов, определяющих зависимость плотности от скорости распространения ультразвуковых колебаний в конкретной породе древесины с учетом ее влажности.
2. Устройство определения плотности древесины, содержащее измеряемый образец древесины, излучатель, а также последовательно соединенные приемник, блок преобразователя, вычислительный блок, а также средство измерения для определения протяженности измеряемого объекта между излучателем и приемником, отличающееся тем, что излучатель и приемник выполнены в виде ультразвуковых датчиков, оснащенных заостренными наконечниками, закрепленными в торцевой части датчиков, а средство измерения для определения протяженности измеряемого объекта между излучателем и приемником выполнено в виде угольника, образованного жестко скрепленными между собой планками, расположенными перпендикулярно относительно друг друга, при этом излучатель жестко закреплен на продольной планке угольника с учетом постоянной базовой продольной длины измеряемого образца древесины, а приемник установлен на поперечной планке угольника с возможностью перемещении по ней с учетом переменной величины торцевой части подлежащего измерению образца древесины.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147336/28A RU2449265C1 (ru) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Способ и устройство определения плотности древесины |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010147336/28A RU2449265C1 (ru) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Способ и устройство определения плотности древесины |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2449265C1 true RU2449265C1 (ru) | 2012-04-27 |
Family
ID=46297586
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010147336/28A RU2449265C1 (ru) | 2010-11-11 | 2010-11-11 | Способ и устройство определения плотности древесины |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2449265C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564822C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Сверхвысокочастотный способ определения плотности древесины |
CN115356401A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-11-18 | 天津美腾科技股份有限公司 | 一种油页岩分选方法及装置 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU177133A1 (ru) * | Центральный научно исследовательский , проектно конструкторский институт механизации , энергетики лесной промышленности | Способ выявления гнили | ||
SU705305A1 (ru) * | 1977-05-12 | 1979-12-25 | Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности | Устройство дл определени плотности древесины |
US4854172A (en) * | 1988-09-22 | 1989-08-08 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission |
DE3907617C1 (en) * | 1989-03-09 | 1990-08-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De | Method for determining the density of laminar wooden materials |
RU2164025C2 (ru) * | 1998-11-27 | 2001-03-10 | Марийский государственный технический университет | Способ испытания древесины растущих деревьев |
RU2182703C2 (ru) * | 1996-03-21 | 2002-05-20 | Рагнар КУЛЛЕНБЕРГ | Устройство и способ измерения плотности |
CA2392631A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-05 | Daniel G. Kowalski | Method and apparatus for determining relative density of wood |
JP2006078251A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | National Research Institute For Cultural Properties | 木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置並びに測定方法 |
RU2283490C1 (ru) * | 2005-02-15 | 2006-09-10 | Марийский государственный технический университет | Способ испытания древесины и коры растущих деревьев |
CN1936537A (zh) * | 2006-10-12 | 2007-03-28 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 利用近红外光谱测量活立木木材密度的方法 |
-
2010
- 2010-11-11 RU RU2010147336/28A patent/RU2449265C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU177133A1 (ru) * | Центральный научно исследовательский , проектно конструкторский институт механизации , энергетики лесной промышленности | Способ выявления гнили | ||
SU705305A1 (ru) * | 1977-05-12 | 1979-12-25 | Всесоюзное научно-производственное объединение целлюлозно-бумажной промышленности | Устройство дл определени плотности древесины |
US4854172A (en) * | 1988-09-22 | 1989-08-08 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission |
DE3907617C1 (en) * | 1989-03-09 | 1990-08-09 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung Ev, 8000 Muenchen, De | Method for determining the density of laminar wooden materials |
RU2182703C2 (ru) * | 1996-03-21 | 2002-05-20 | Рагнар КУЛЛЕНБЕРГ | Устройство и способ измерения плотности |
RU2164025C2 (ru) * | 1998-11-27 | 2001-03-10 | Марийский государственный технический университет | Способ испытания древесины растущих деревьев |
CA2392631A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-05 | Daniel G. Kowalski | Method and apparatus for determining relative density of wood |
JP2006078251A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-03-23 | National Research Institute For Cultural Properties | 木材又は木造文化財の年輪幅又は密度測定装置並びに測定方法 |
RU2283490C1 (ru) * | 2005-02-15 | 2006-09-10 | Марийский государственный технический университет | Способ испытания древесины и коры растущих деревьев |
CN1936537A (zh) * | 2006-10-12 | 2007-03-28 | 中国林业科学研究院木材工业研究所 | 利用近红外光谱测量活立木木材密度的方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2564822C1 (ru) * | 2014-11-10 | 2015-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Сверхвысокочастотный способ определения плотности древесины |
CN115356401A (zh) * | 2022-10-20 | 2022-11-18 | 天津美腾科技股份有限公司 | 一种油页岩分选方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Experimental investigation of stress wave propagation in standing trees | |
AU2005201049B2 (en) | Methods for quantitatively determining lengthwise shrinkage in wood products | |
US6151379A (en) | Method and device for measuring density | |
US6889551B2 (en) | Method of estimating timber stiffness profiles | |
JP2011017565A (ja) | 木材の光学式品質評価方法 | |
Wang et al. | Dynamic testing and evaluation of modulus of elasticity (MOE) of SPF dimensional lumber | |
Yin et al. | Mechanical properties assessment of Cunninghamia lanceolata plantation wood with three acoustic-based nondestructive methods | |
RU2449265C1 (ru) | Способ и устройство определения плотности древесины | |
Krajnc et al. | The use of ultrasound velocity and damping for the detection of internal structural defects in standing trees of European beech and Norway spruce | |
Xu et al. | Propagation behavior of acoustic wave in wood | |
Reinprecht et al. | The type and degree of decay in spruce wood analyzed by the ultrasonic method in three anatomical directions. | |
FI127964B (fi) | Menetelmä nopeaan näytteistykseen puutavaran halkeilun määrittämiseksi tuotantolinjalta koskemattomalla ultraäänellä | |
Krajnc et al. | Evaluating timber quality in larger-diameter standing trees: rethinking the use of acoustic velocity | |
SE9902422L (sv) | Förfarande och anordning för stockmätning | |
Mochan et al. | Using acoustic tools in forestry and the wood supply chain | |
Yin et al. | Predicting wood quality of green logs by resonance vibration and stress wave in plantation-grown Populus× euramericana | |
Tiitta et al. | Predicting the bending properties of air dried and modified Populus tremula L. wood using combined air-coupled ultrasound and electrical impedance spectroscopy | |
Liu et al. | Effects of moisture content and fiber proportion on stress wave velocity in cathay poplar (Populus cathayana) wood | |
US20130340892A1 (en) | Method of estimating timber stiffness profiles | |
Mirski et al. | Elastic moduli of butt-end logs and the variable knots distribution in Scots pine from Western Poland | |
Dzbeński et al. | Ultrasonic evaluation of mechanical properties of wood in standing trees | |
US20130036831A1 (en) | Method and apparatus for estimating the dry mass flow rate of a biological material | |
RU2482468C1 (ru) | Способ проведения исследования внутренней структуры пиловочных бревен | |
Aydın et al. | Comparison of temperature dependent Young’s modulus of oriental beech (Fagus orientalis L.) that determined by ultrasonic wave propagation and compression test | |
RU2005102961A (ru) | Способ ультразвукового испытания древесины круглых лесоматериалов |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20170420 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201112 |