基于单片机的弹性应力波飞行时间测试系统设计开题报告

全文总字数：1337字

1. 研究目的与意义

木材的需求量随着现代经济生活的进步越来越大，如何提高木材的生产技术水平，提高利用率以减小木材浪费成为研究热点。应力波木材无损检测技术可在不破坏木材使用性能的前提下，快速的检测出木材的尺寸、规格和基本物理性质等，基于此优点，应力波无损检测技术近几年越来越受到青睐。本课题旨在利用简单的设备准确测出应力波在木材中飞行时间，以便于今后进一步分析、提取有关木材缺陷的信息。

2. 国内外研究现状分析

迄今为止，国内外围绕应力波检测法进行了不少研究。1999年，rosbert j. r.和susan w. w.等人用应力波对板材的质量进行评价。试验中，从22棵ponderosa pine原条制成63个板材，并相应测定原条和板材的应力波传播时间，用统计学方法研究二者之间的关系，得出结果表明二者相关性比较显著;r. j. ros和r. f. peller in等人用应力波技术对美国木制桥梁进行检测时，得出同样的结论，即在木制桥梁具有腐朽的部分中应力波传播时间比无腐朽的部分要长。

2000年，我国王喜平等人通过用应力波技术在野外对84棵西部铁杉和84棵北美云杉的力学性质(刚度和强度)进行检测试验，得出应力波技术可以评价立木的力学性质且应力波技术可以跟踪木材性质的变化。南京化工大学孟瑞华等人对应力波时间仪进行研制，并用该仪器对板材腐朽及定向纤维板的取向进行实验研究，得出结论为应力波在腐朽木中传播时间比在正常木中传播的时间长。

从目前研究的情况来看，这一类无损探测技术用于木材性质检测的研究还处于试验阶段。由于就木材本身来说，其特性与其它非金属材料有所不同，而且相当复杂。对于不同树种、不同材种，甚至对于同一树种的不同部位或者不同生长环境，其性质(如物理性质、力学性质及缺陷的属性)都会有所不同。这些因素都会给检测的精度产生不利的影响。因此，为提高应力波技术的检测精度和扩大其应用范围，用应力波技术检测木材性质在其应用对象、传播机理、检测仪器等方面需要更进一步的研究。

3. 研究的基本内容与计划

弹性波波源

弹性波是应力波的一种，应力波是应力和应变扰动的传播形式。本次设计中，采用木锤敲击木板一侧，产生弹性波。

加速度传感器

4. 研究创新点

本设计与传统的采用计数卡进行计时的应力波飞行时间测试系统比较，采用了工作频率更高，资源更丰富的STM32单片机进行计时任务，极大的提高了测量精度。经信号处理电路处理后的信号可直接输入到STM32的ADC模块，简化了硬件电路。