為此在進(jìn)行應(yīng)力波無損檢測時,選擇聲應(yīng)力波振動波譜分析的應(yīng)力波檢測儀,如果采用測定聲傳播速度檢測方法的儀器,應(yīng)采用相應(yīng)的方法彌補(bǔ)測定儀器帶來的不便。
2.4 超聲(應(yīng)力)波
超聲應(yīng)力波同聲應(yīng)力波方法基本相同,主要不同在于超聲波應(yīng)用的頻率超過 20kHz 。
超聲波測定的原理分為穿透應(yīng)力波系統(tǒng)和脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)兩種,現(xiàn)有設(shè)備也是按照這兩種原理設(shè)計生產(chǎn)制造的。穿透應(yīng)力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測木材的厚度方向傳播,而被檢測的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來;而脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)是指測定記錄被傳播到材料內(nèi)部表面的回聲波的特征,可以測定木材腐朽深度等。
2.5 其它無損檢測技術(shù)
① 電學(xué)方法:利用木材電阻和木材含水率的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行無損檢測,可以測定木材含水率。還可以利用木材電阻特征在現(xiàn)場探測木材腐朽。
② γ 射線:利用 γ 射線可以定量化探測木材內(nèi)部腐朽程度,也可以定量測定防腐劑痕量元素在木材中的分布。這種檢測方法的不利因素是要用到放射性元素。
③ X- 射線: 這是實驗室和生產(chǎn)線上常用的一種方法,主要用于檢測木材內(nèi)部腐朽、木材微密度測定、木材節(jié)疤等的檢測等,如常見的軟 X 射線木材微密度測定儀、 X- 射線木材缺陷檢測系統(tǒng)等。
3. 木材保護(hù)中常用的無損檢測儀器
木材保護(hù)中常用的無損檢測儀器有:含水率測定儀、木材阻抗測定儀、應(yīng)力波測定儀、超聲波測定儀器等。其中含水率測定儀目前應(yīng)用很多,這里不作介紹,而對其它的儀器作重點介紹。
3.1 木材阻抗測定儀 —Resistograph (阻抗圖波儀)和 SIBTEC microProbe [11]
木材阻抗測定儀的原理是采用一個直徑 1 毫米或稍大一點的小鉆針,在通電情況下,使用均勻速度加力使小鉆針穿入木材內(nèi)部,測定儀就采用攜帶的記錄紙或計算機(jī)磁盤記錄小鉆針根據(jù)木材密度分布不同而產(chǎn)生的阻力曲線,其中阻力大小和進(jìn)入深度直接相關(guān)。根據(jù)阻抗曲線可以判斷木材內(nèi)部具體部位的早晚材密度、應(yīng)力木、年輪密度以及空洞、腐朽等情況,為判斷木材內(nèi)部腐朽、蟲蛀、白蟻危害程度提供有效可靠的依據(jù)。
木材阻抗測定儀是一類近似無損檢測設(shè)備,主要用于木結(jié)構(gòu)、木橋、電線桿、地板和樹木等的腐朽與蟲蛀、白蟻危害、空洞、應(yīng)力木等的探測,在美國、歐洲、日本和我國臺灣在古建筑木結(jié)構(gòu)維修前對木結(jié)構(gòu)安全評價常用的儀器為阻抗圖波儀( Resistograph ),利用該設(shè)備可快速獲得對被檢測 建筑 木構(gòu)件、 活立木或木材 內(nèi)部缺陷結(jié)果,可以迅速確定是否更換被測木構(gòu)件。 市場前景很好, 但阻抗圖波儀價格不菲。
目前木材阻抗測定儀有由總部設(shè)在美國的德國 Frank Rinn, IML 公司生產(chǎn)的 Resistograph 和由英國 Sibert Technology Limited 公司生產(chǎn)的 SIBTEC microProbe 兩大品牌。其中 Resistograph 是 1994 年就開始生產(chǎn)的產(chǎn)品,其 小鉆針 直徑為 1.5 毫米 -3 毫米,鉆取深度可長達(dá) 1.5 米;而 microProbe 直徑為 1.0 毫米,鉆取深度可長達(dá) 1.5 米。
Resistograph 種類較多,儀器型號有: IML-Resi F300S , IML-Resi F400S , IML-Resi F500S , IML-Resi F150SDUO 多種 系列產(chǎn)品,其中 IML-Resi F400S 銷售,可用于柱材、梁和樹木的檢測;而 IML-Resi F150S 系列產(chǎn)品可以檢測白蟻危害。而 SIBTEC microProbe 測定儀,產(chǎn)品價格比 Resistograph 產(chǎn)品便宜。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為 Digital microProbe ,有計算機(jī)接口,還帶有野外用的打印機(jī)。
3.2 應(yīng)力波測定儀
應(yīng)力波測定儀有很多種,如德國 Frank Rinn, IML 公司生產(chǎn) 的電子錘 (Electronic Hammer) 和 ARBOTOM ,美國生產(chǎn)的 JAMES-V 應(yīng)力波測定儀、匈牙利的 Fakopp, 德國產(chǎn) PICUS sonic tomograph 等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本都是以測定應(yīng)力波傳播時間為原理的儀器。
電子錘 (Electronic Hammer) 和匈牙利產(chǎn)的 Fakopp 測定儀 , 可以用于木材和樹木的檢測;而德國產(chǎn)的 PICUS sonic tomograph 和 ARBOTOM 是具有多通道的應(yīng)力波測定儀,可以獲得樹木橫切面內(nèi)部的二維或三維圖像,如前者具有 13 個通道。這很容易從圖像中發(fā)現(xiàn)木材內(nèi)部健康與腐朽情況以及腐朽的程度大小,因而在古樹名木的健康監(jiān)測中應(yīng)用廣泛。
目前臺灣使用超聲波或應(yīng)力波無損檢測技術(shù)檢測古建筑木構(gòu)件強(qiáng)度與腐朽程度,進(jìn)行古建筑維修前與維修后木構(gòu)件安全的評價。
3.3 超聲波測定儀
超聲波測定儀目前常見的有瑞士生產(chǎn)的 SYLVATEST 和 PUNDIT ( Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester ),都可以對木材內(nèi)部腐朽進(jìn)行檢測,也可以對活立木材質(zhì)進(jìn)行評價。其中 SYLVATEST 體積較小,便于野外使用。
3.4 Pilodyn
這是丹麥一個公司研制生產(chǎn)的原本專門用于進(jìn)行電桿安全檢測的一種無損檢測儀器,目前已經(jīng)廣泛用于古建筑木結(jié)構(gòu)和古木保護(hù)的檢測中。
測定原理是以預(yù)先設(shè)定好的能量,將一個鋼釘射入到木材中,釘子射入的深度就是檢測的結(jié)果,這與木材密度密切相關(guān)。木材密度大,則射入深度淺,反之,射入深度大。通過測定木構(gòu)件表面硬度,確定木材表層一定深度是否產(chǎn)生缺陷或木材是否發(fā)生腐朽。我國目前也有在古建筑維修中應(yīng)用該儀器的報道。缺陷是只能用于木材表面特性檢測。
2.4 超聲(應(yīng)力)波
超聲應(yīng)力波同聲應(yīng)力波方法基本相同,主要不同在于超聲波應(yīng)用的頻率超過 20kHz 。
超聲波測定的原理分為穿透應(yīng)力波系統(tǒng)和脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)兩種,現(xiàn)有設(shè)備也是按照這兩種原理設(shè)計生產(chǎn)制造的。穿透應(yīng)力波系統(tǒng)是指超聲波沿被檢測木材的厚度方向傳播,而被檢測的木材的聲波特性就在另一邊被記錄下來;而脈沖 - 反應(yīng)系統(tǒng)是指測定記錄被傳播到材料內(nèi)部表面的回聲波的特征,可以測定木材腐朽深度等。
2.5 其它無損檢測技術(shù)
① 電學(xué)方法:利用木材電阻和木材含水率的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行無損檢測,可以測定木材含水率。還可以利用木材電阻特征在現(xiàn)場探測木材腐朽。
② γ 射線:利用 γ 射線可以定量化探測木材內(nèi)部腐朽程度,也可以定量測定防腐劑痕量元素在木材中的分布。這種檢測方法的不利因素是要用到放射性元素。
③ X- 射線: 這是實驗室和生產(chǎn)線上常用的一種方法,主要用于檢測木材內(nèi)部腐朽、木材微密度測定、木材節(jié)疤等的檢測等,如常見的軟 X 射線木材微密度測定儀、 X- 射線木材缺陷檢測系統(tǒng)等。
3. 木材保護(hù)中常用的無損檢測儀器
木材保護(hù)中常用的無損檢測儀器有:含水率測定儀、木材阻抗測定儀、應(yīng)力波測定儀、超聲波測定儀器等。其中含水率測定儀目前應(yīng)用很多,這里不作介紹,而對其它的儀器作重點介紹。
3.1 木材阻抗測定儀 —Resistograph (阻抗圖波儀)和 SIBTEC microProbe [11]
木材阻抗測定儀的原理是采用一個直徑 1 毫米或稍大一點的小鉆針,在通電情況下,使用均勻速度加力使小鉆針穿入木材內(nèi)部,測定儀就采用攜帶的記錄紙或計算機(jī)磁盤記錄小鉆針根據(jù)木材密度分布不同而產(chǎn)生的阻力曲線,其中阻力大小和進(jìn)入深度直接相關(guān)。根據(jù)阻抗曲線可以判斷木材內(nèi)部具體部位的早晚材密度、應(yīng)力木、年輪密度以及空洞、腐朽等情況,為判斷木材內(nèi)部腐朽、蟲蛀、白蟻危害程度提供有效可靠的依據(jù)。
木材阻抗測定儀是一類近似無損檢測設(shè)備,主要用于木結(jié)構(gòu)、木橋、電線桿、地板和樹木等的腐朽與蟲蛀、白蟻危害、空洞、應(yīng)力木等的探測,在美國、歐洲、日本和我國臺灣在古建筑木結(jié)構(gòu)維修前對木結(jié)構(gòu)安全評價常用的儀器為阻抗圖波儀( Resistograph ),利用該設(shè)備可快速獲得對被檢測 建筑 木構(gòu)件、 活立木或木材 內(nèi)部缺陷結(jié)果,可以迅速確定是否更換被測木構(gòu)件。 市場前景很好, 但阻抗圖波儀價格不菲。
目前木材阻抗測定儀有由總部設(shè)在美國的德國 Frank Rinn, IML 公司生產(chǎn)的 Resistograph 和由英國 Sibert Technology Limited 公司生產(chǎn)的 SIBTEC microProbe 兩大品牌。其中 Resistograph 是 1994 年就開始生產(chǎn)的產(chǎn)品,其 小鉆針 直徑為 1.5 毫米 -3 毫米,鉆取深度可長達(dá) 1.5 米;而 microProbe 直徑為 1.0 毫米,鉆取深度可長達(dá) 1.5 米。
Resistograph 種類較多,儀器型號有: IML-Resi F300S , IML-Resi F400S , IML-Resi F500S , IML-Resi F150SDUO 多種 系列產(chǎn)品,其中 IML-Resi F400S 銷售,可用于柱材、梁和樹木的檢測;而 IML-Resi F150S 系列產(chǎn)品可以檢測白蟻危害。而 SIBTEC microProbe 測定儀,產(chǎn)品價格比 Resistograph 產(chǎn)品便宜。目前生產(chǎn)的產(chǎn)品型號為 Digital microProbe ,有計算機(jī)接口,還帶有野外用的打印機(jī)。
3.2 應(yīng)力波測定儀
應(yīng)力波測定儀有很多種,如德國 Frank Rinn, IML 公司生產(chǎn) 的電子錘 (Electronic Hammer) 和 ARBOTOM ,美國生產(chǎn)的 JAMES-V 應(yīng)力波測定儀、匈牙利的 Fakopp, 德國產(chǎn) PICUS sonic tomograph 等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品基本都是以測定應(yīng)力波傳播時間為原理的儀器。
電子錘 (Electronic Hammer) 和匈牙利產(chǎn)的 Fakopp 測定儀 , 可以用于木材和樹木的檢測;而德國產(chǎn)的 PICUS sonic tomograph 和 ARBOTOM 是具有多通道的應(yīng)力波測定儀,可以獲得樹木橫切面內(nèi)部的二維或三維圖像,如前者具有 13 個通道。這很容易從圖像中發(fā)現(xiàn)木材內(nèi)部健康與腐朽情況以及腐朽的程度大小,因而在古樹名木的健康監(jiān)測中應(yīng)用廣泛。
目前臺灣使用超聲波或應(yīng)力波無損檢測技術(shù)檢測古建筑木構(gòu)件強(qiáng)度與腐朽程度,進(jìn)行古建筑維修前與維修后木構(gòu)件安全的評價。
3.3 超聲波測定儀
超聲波測定儀目前常見的有瑞士生產(chǎn)的 SYLVATEST 和 PUNDIT ( Portable Ultrasonic Non-destructive Digital Indicating Tester ),都可以對木材內(nèi)部腐朽進(jìn)行檢測,也可以對活立木材質(zhì)進(jìn)行評價。其中 SYLVATEST 體積較小,便于野外使用。
3.4 Pilodyn
這是丹麥一個公司研制生產(chǎn)的原本專門用于進(jìn)行電桿安全檢測的一種無損檢測儀器,目前已經(jīng)廣泛用于古建筑木結(jié)構(gòu)和古木保護(hù)的檢測中。
測定原理是以預(yù)先設(shè)定好的能量,將一個鋼釘射入到木材中,釘子射入的深度就是檢測的結(jié)果,這與木材密度密切相關(guān)。木材密度大,則射入深度淺,反之,射入深度大。通過測定木構(gòu)件表面硬度,確定木材表層一定深度是否產(chǎn)生缺陷或木材是否發(fā)生腐朽。我國目前也有在古建筑維修中應(yīng)用該儀器的報道。缺陷是只能用于木材表面特性檢測。