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摘 要：超声波木材无损检验是木材生产检验工作中的重要环节，在木材检验过程中既要对木材内部的缺陷及内部构造有一定的了解，还要保证在不破坏木材的情况下完成，这不仅对工作人员的技术有一定的要求，对工作人员的素质也有一定的要求。超声波木材缺陷检验技术在林木检验中的应用可减少对木材的破坏，但同时还存在一定的问题，本文将根据超声波木材缺陷检验相关问题的研究综合的阐述，并对其检验的原理；超声波波长、频率对木材检验的影响；及耦合剂的使用对超声波检测的影响。从这三方面综合的阐述，从而促进工作人员在对木材检验的工作中，能有效的应用超声波检验技术。
关键词：超声波；木材检验；缺陷；频率
超声波检测技术是在科技的不断研究下，才应用到木材检验当中的，另外在木材检验的过程中，一般都会受到地理环境的影响，地理环境的不同对超声波检验技术也会有不同的影响，所以在针对这种问题上，要有效的解决，必须结合实际工作中的经验与检测技术的有效结合进行判断。由于木材本身的构造就各不相同，在环境复杂的情况下，对木材检验的工作来说就会增加一定的难度。另外由于超声波具有传播的特性。在木材的检验中，由于超声探头的大小、超声波的长短等因素都会给检验结果造成一定影响。所以本文将根据这些存在的问题综合的阐述，并对其原因全面的分析。从而促进超声波检测技术能更好的进行应用。
一、超声波对木材缺陷的检验技术
超声波木材检验技术是在不断的科学研究中才广泛应用的。在其应用中完善了传统的检验方法，并且在检验的过程中不会对木材造成伤害，提升了工作的效率，并节省了木材检验的时间，使木材的生产环节大大增强了工作的效率。
1、超声波检测的原理
超声缺陷检测是利用超声波在声介质中的波动原理，根据超声波传播过程中的反射、折射和散射等现象，推导出存在声传播介质中的缺陷，超声波在介质中传播形成了一个声场，充满声波的空间称为声场，常用声压、声强、声阻抗等几个特征量来描述声场特征。
2、超声波检测木材缺陷的基本原理
如果超声波在传播路径上存在缺陷，超声波会出现反射、折射和散射等现象，传播的路径有所改变，传播时间延长，使计算获得的传播速度降低。由此，可以根据超声波波速的变化来检测木材缺陷。对于有缺陷的木材试样，其超声频谱信号不同于正常木材试样的频谱，可采用超声频谱分析法来判断缺陷的大小，配合接收超声波首波的幅值与超声波传播中的衰减率的关系，以及超声波的波速或传播时间与被测体的性质有关，综合判定缺陷的大小和位置以及结构的变化。
二、超声波频率和波长参数对木材缺陷检测效果的影响
1、木材缺陷的超声波检测属于非金属探测，非金属与金属探测的区别之一是超声探头频率的不同。非金属探头主频率与金属探头的相比，频率要小的多。因为组成金属材料的晶粒要比非金属的小得多，高频声能在金属中传播的衰减小。金属几乎都是各向同性材料，不受探头的检测方向的影响，因而高频率的超声波适合缺陷的检测。
2、木材是各向异性的非金属材料。由于木材自身的生长特性和其含水量不同，木材对超声波有明显的吸收作用，声波信号在木材中衰减很快。为缺陷检测需要，木材缺陷检测所使用的超声波平面探头的频率相对就低些。实验表明：当频率小于20kHz时，超声波的传播距离远，有利于接收探头对信号的接收。有时为了提高对缺陷的检测分辨率，也必须使用频率相对高一点的探头，这时有必要加大探头的功率。超声波木材缺陷检测与其他非金属探伤一样，被测物相当于一个对超声波的滤波器。由于超声波是一个有一定带宽的脉冲波，是电脉冲产生的复频波，包含了一系列不同频率成分余弦波分量，主频就是超声波中幅值最大的波的频率。由于超声波在传播时不同频率的波传播速度不同，高频率的波传播速度高于低频率波的速度。
3、另外，频率高的波速有下降的趋势。因此超声波随着传播距离的增加，主频率有向下漂移的现象，称为频漂。所以被检测木材的尺寸越大，接受到的波的主频就有降低的趋势，检测木材使用的超声波频率不宜太低。在对某含水量的红松进行实测，使用50kHz超声平面纵波探头测得的传播速度约5km/s。由于波速等于波长与频率的乘积，计算出波长等于10cm。所以根据波的衍射规律，当缺陷等于或小于波长时，会发生波的衍射现象，即超声波绕过缺陷继续传播。
三、耦合剂的使用方法对木材缺陷超声波检测效果的影响
1、超声检测无论是在金属探伤领域，还是在非金属检测领域，耦合剂是不可缺少的。由于非固体物质只能传播纵波的性质，耦合剂的使用不仅使超声波能很好的传播，还可以避免横波对检测的干扰。
2、在木材的检测中发现，如用厚度小于0-25mm类橡皮物的软橡胶代替隔离剂，检测结果好于用凡士林作耦合剂时的效果。在实测中，用凡士林和软橡胶垫分别做偶合剂进行对比实验，得出用厚度0-25mm软橡胶做耦合剂时接收的信号强度比凡士林做耦合剂时接收信号强度高5dB。用软橡胶这种材料代替耦合剂，可以使超声探头与被测物很好的连接；既排除接触物间的气体这种声阻抗非常小的物质，又使超声波在传播的过程中衰减较小，满足了检测的需求，使检测变得方便、干净。橡胶材料赋有弹性密度小、十分耐用且浪费小，可见软橡胶适合作木材无损检测的耦合剂。
四、总结：
从本文的综合阐述来看，在对超声波应用到木材检验中看，其不仅减少了对木材的损伤，还促进了木材检验工作的科学进步，虽然说超声波因其自身的特点，在检验中还存在一定的问题。要想综合的解决，还需要科学技术的不断研究。从而完善优化超声波检验技术，这样不仅促进了木材的全面检验，也对木材的质量有重要的保障，并促进在林木生产环节的稳定发展。
参考文献：
[1] 杨洋，申世杰. 木材无损检测技术研究历史、现状和展望[J]. 科技导报. 2010（14）
关键词：超声波；木材检验；缺陷；频率
超声波检测技术是在科技的不断研究下，才应用到木材检验当中的，另外在木材检验的过程中，一般都会受到地理环境的影响，地理环境的不同对超声波检验技术也会有不同的影响，所以在针对这种问题上，要有效的解决，必须结合实际工作中的经验与检测技术的有效结合进行判断。由于木材本身的构造就各不相同，在环境复杂的情况下，对木材检验的工作来说就会增加一定的难度。另外由于超声波具有传播的特性。在木材的检验中，由于超声探头的大小、超声波的长短等因素都会给检验结果造成一定影响。所以本文将根据这些存在的问题综合的阐述，并对其原因全面的分析。从而促进超声波检测技术能更好的进行应用。
一、超声波对木材缺陷的检验技术
超声波木材检验技术是在不断的科学研究中才广泛应用的。在其应用中完善了传统的检验方法，并且在检验的过程中不会对木材造成伤害，提升了工作的效率，并节省了木材检验的时间，使木材的生产环节大大增强了工作的效率。
1、超声波检测的原理
超声缺陷检测是利用超声波在声介质中的波动原理，根据超声波传播过程中的反射、折射和散射等现象，推导出存在声传播介质中的缺陷，超声波在介质中传播形成了一个声场，充满声波的空间称为声场，常用声压、声强、声阻抗等几个特征量来描述声场特征。
2、超声波检测木材缺陷的基本原理
如果超声波在传播路径上存在缺陷，超声波会出现反射、折射和散射等现象，传播的路径有所改变，传播时间延长，使计算获得的传播速度降低。由此，可以根据超声波波速的变化来检测木材缺陷。对于有缺陷的木材试样，其超声频谱信号不同于正常木材试样的频谱，可采用超声频谱分析法来判断缺陷的大小，配合接收超声波首波的幅值与超声波传播中的衰减率的关系，以及超声波的波速或传播时间与被测体的性质有关，综合判定缺陷的大小和位置以及结构的变化。
二、超声波频率和波长参数对木材缺陷检测效果的影响
1、木材缺陷的超声波检测属于非金属探测，非金属与金属探测的区别之一是超声探头频率的不同。非金属探头主频率与金属探头的相比，频率要小的多。因为组成金属材料的晶粒要比非金属的小得多，高频声能在金属中传播的衰减小。金属几乎都是各向同性材料，不受探头的检测方向的影响，因而高频率的超声波适合缺陷的检测。
2、木材是各向异性的非金属材料。由于木材自身的生长特性和其含水量不同，木材对超声波有明显的吸收作用，声波信号在木材中衰减很快。为缺陷检测需要，木材缺陷检测所使用的超声波平面探头的频率相对就低些。实验表明：当频率小于20kHz时，超声波的传播距离远，有利于接收探头对信号的接收。有时为了提高对缺陷的检测分辨率，也必须使用频率相对高一点的探头，这时有必要加大探头的功率。超声波木材缺陷检测与其他非金属探伤一样，被测物相当于一个对超声波的滤波器。由于超声波是一个有一定带宽的脉冲波，是电脉冲产生的复频波，包含了一系列不同频率成分余弦波分量，主频就是超声波中幅值最大的波的频率。由于超声波在传播时不同频率的波传播速度不同，高频率的波传播速度高于低频率波的速度。
3、另外，频率高的波速有下降的趋势。因此超声波随着传播距离的增加，主频率有向下漂移的现象，称为频漂。所以被检测木材的尺寸越大，接受到的波的主频就有降低的趋势，检测木材使用的超声波频率不宜太低。在对某含水量的红松进行实测，使用50kHz超声平面纵波探头测得的传播速度约5km/s。由于波速等于波长与频率的乘积，计算出波长等于10cm。所以根据波的衍射规律，当缺陷等于或小于波长时，会发生波的衍射现象，即超声波绕过缺陷继续传播。
三、耦合剂的使用方法对木材缺陷超声波检测效果的影响
1、超声检测无论是在金属探伤领域，还是在非金属检测领域，耦合剂是不可缺少的。由于非固体物质只能传播纵波的性质，耦合剂的使用不仅使超声波能很好的传播，还可以避免横波对检测的干扰。
2、在木材的检测中发现，如用厚度小于0-25mm类橡皮物的软橡胶代替隔离剂，检测结果好于用凡士林作耦合剂时的效果。在实测中，用凡士林和软橡胶垫分别做偶合剂进行对比实验，得出用厚度0-25mm软橡胶做耦合剂时接收的信号强度比凡士林做耦合剂时接收信号强度高5dB。用软橡胶这种材料代替耦合剂，可以使超声探头与被测物很好的连接；既排除接触物间的气体这种声阻抗非常小的物质，又使超声波在传播的过程中衰减较小，满足了检测的需求，使检测变得方便、干净。橡胶材料赋有弹性密度小、十分耐用且浪费小，可见软橡胶适合作木材无损检测的耦合剂。
四、总结：
从本文的综合阐述来看，在对超声波应用到木材检验中看，其不仅减少了对木材的损伤，还促进了木材检验工作的科学进步，虽然说超声波因其自身的特点，在检验中还存在一定的问题。要想综合的解决，还需要科学技术的不断研究。从而完善优化超声波检验技术，这样不仅促进了木材的全面检验，也对木材的质量有重要的保障，并促进在林木生产环节的稳定发展。
参考文献：
[1] 杨洋，申世杰. 木材无损检测技术研究历史、现状和展望[J]. 科技导报. 2010（14）