基于信号谱分析的木材内部缺陷检测系统设计
1前言
木材无损检测技术是提高木材利用率和产品质量的重要手段，国外发达国家已广泛应用无损检测技术进行木材质量检测。例如对活立木进行无损检测可控制和促进木材质量的提高；在制材前对木材规格和缺陷进行无损检测可提高成材和人造板的质量。国外发达国家如美国、日本、德国等对木材检测技术十分重视，相继投入了大量的人力、物力和财力进行研究，将应力波、超声波、声发射、核磁共振等无损检测技术应用到木材力学性质、物理性质、生长特性及内部缺陷等方面的检测，目前已经取得许多成果，研究出多种新的无损检测技术，在林业生产与研究获得了较为广泛的应用。常见的木材无损检测方法有：冲击应力波检测法、超声波检测法、微波检测法、振动检测法、红外线检测法、 机械应力检测法、声发射（AE)检测法、X射线摄影检测法、核磁共振法等。
2 现状与发展
中国的研究人员在应力波木材无损检测技术领域开展了较为深入的研究，取得了很多成果。陈载永等人经过自己的努力思考，使用了三种无损方式检测了静区弹性系数，这三种方式包括打音频谱分析、振动频谱分析以及应力波计时，实验对象为多种木材，包括台湾红桧和花旗松等等，使用这三种方法所得到的结果，能够几乎吻合于破坏性检测的，是应力波检测。
相关学者通过研究发含水率对传播速度有着明显的影响，振动频率也与含水率有一定的关系，当含水率上升，传播速度按比例下降，振动频率也是如此。通过对比我们可以发现，在上面三种方式里面，在分析含水率的影响的时候，打音频谱和振动频谱的精确度相对比较低。钟建有等相关学者通过使用上面的方法，从各个方向上研究了各种板材的弹性模量，这些板材来自于美国西部铁杉和花旗杉等，实验者在板材上的各个位置都进行了打孔，大量的实验数据表明，空洞的位置并不影响传播速度，但是打孔和没打孔的区别比较大，没打孔的情况下速度快些。陈载永等人把各种树木通过不同的方式接合起来进行了研究，通过应力波检测，相关数据证明，这样做能够大大的提高波速，采用“指接”的方式最能表现这个效果，在此基础上这些人进行了进一步的研究，证明了长度不是影响波速的因素，同时，如果把接口处用胶胶起来，波速会变慢。陈合进这个团队研究了椭圆桦接板材的相关性质，得出的结论是，在进行加工之前，波速的变化很小，几乎可以忽略不计，当时当加工之后，波速下降的就比较明显了，而且相比于使用胶水的情况，没有使用胶水的情况波速仅为前者的86％。庄世滋等相关学者与他们的研究方面不同，他着重探讨了心边材的波速，通过实验发现，传播速度在心边材里面是不相同的，不仅仅如此，当传感器位于不同的深度，所测得的波速也是有差异的，而且，木材的直径或者传播路径对波速的影响也很大。
Ross研究了纵向应力波在单位长度内的传播时间与含水率的关系，当含水率在70％以下时，传播时间随着含水率的降低而减小，而大于70％时，传播时间曲线基本不变。Raini等设计了一种基于应力波技术的木材快速分等方法，首先利用应力波技术检测美国花旗松原木的强度，再通过计算得到其弹性模量，最后根据动态弹性模量对其进行分等评价。
3 研究内容及任务
3.1木材应力波无损检测基本原理
