1. 研究目的与意义
传统的木材缺陷检测大多是用人工的方法，该方法检测时间长、条件受限制、稳定性差、准确度低，甚至对木材做破环性操作。特别是针对一些古建筑的维护，由于无法检测，难以对其进行维护与检修。木材无损检测是一种新兴的、综合性的木材非破坏性检测技术，可在不破坏木材及木质复合材料本身形状、原有结构和动力状态以及最终用途的前提下，对木材的缺陷和腐朽情况以及基本物理力学性质进行测定。目前应力波无损检测技术是对木材及木质复合材料性质检测时最常用的方法，国外已经广泛使用应力波技术检测木材性质和木材的内部缺陷检测等。但是，我国对于这方面研究较少，木材无损检测仪器主要依靠从国外进口，价格昂贵。因此，研究开发具有自主知识产权的木材应力波无损检测技术及其设备具有重要意义。本创新主要用于木材内部缺陷的无损检测而设计，既可以应用到古树名木、古建筑木质结构的健康监测，也可以应用到木材加工企业的原木质量检测与等级划分、木材科学与技术领域的教学与科研，也可以用于其它工业检测领域的无损检测。
2. 国内外研究现状分析
国外：
早在20世纪60年代，应力波技术就被用于木结构力学性质的测定。其中主要利用力波在木构件中的传播时间、传播速度和波形变换来预测被测构木件内部结构，进而对其使用状况进行判断。1965年,leei.d.g首次将应力波无损检测技术用于对英国一座18世纪的大厦屋顶进行现场残余力学强度的检测，得到应力波传播速度和被测木件残余力学强度的关系图。laniusr.m等也做了相似的研究,最终实现了以应力波传播参数为考察指标，估测被测木件的残余力学强度。davidw.green等利用应力波无损检测技术对从军事工业建筑中回收的花旗松结构木进行力学强度的测定，得到木件动弹性模量与静弹性模量及静态抗弯强度之间的关系回。2002年和2005年，匈牙利学者ferencdivos等对位于国内的baroque宫殿天花板等部位木件的力学强度进行应力波无损测试。试验结果表明,应力波无损检测技术对单个木构件抗弯强度的预测非常有效.
3. 研究的基本内容与计划
应力波作为一维波动理论在匀质材料中运用。当敲击材料一端时,应力波即产生了,并且在材料中以一定的速度传播。
将两个应力波转换器中的加速度传感器分别放置在被测材料的始端和末端,通过用一把锤子或其它方式敲击材料,就产生了应力波,当应力波到达起始端传感器时,计数器开始工作,当它到达结束端传感器时,计数器停止工作,并显示计数值,因为计数器以1mhz的频率工作,所以显示值就是应力波经过起始端和结束端两个加速度传感器之间的微秒时间。
用测试锤敲击传感器，木材应力发生应变以波动形式传播，产生应力波，压电传感器接收到经木材传输后的应力波信号,在其表面上产生微弱电荷。压电传感器输出的是微弱的电荷信号,需经过电荷放大电路和前置放大电路将微弱的电荷信号放大并转换成易于处理的电压信号。再通过信号处理使经过放大的信号变成一个很陡的尖脉冲,用其控制时间间隔测量单元的起始和停止端。最终通过单片机处理后在显示屏进行显示相关数据。
4. 研究创新点
1、本设计采用低阀值的感应信号方法，提高了应力波感应的灵敏度。
2、本设计采用应力波时序检测法，对采集信号进行智能识别，提高可靠性
