专利名称：一种木质材料在线无损检测仪器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种木质材料在线无损检测仪器，是一种利用纵波传播法测定木方、
板方材以及原木木段的弹性模量，从而实现评定其材质性能的仪器。
背景技术：
为了正确合理地使用木质材料，就必须对其内部材质性能进行检测，弹性模量即 是检测指标之一。传统的做法是破坏性检测，即将木质材料破坏再检测。由于被这种方法检 测过的试件已没有使用价值，所以只能采取抽样检测，存在一定的随机性与偶然性。并且， 这种方法耗时长不适合在线检测。 纵波传播的检测方法是，用传感器连接被测试件两端，在试件一端利用冲击锤或 激振器产生振动作发射信号，试件另一端的传感器接收信号，发射信号和接收信号通过信 号放大器放大后传到快速傅里叶变换(FFT)分析仪，测得触发信号和接收信号的时间差， 利用公式E二 P (L/T)2、计算出动态弹性模量。式中E是动态弹性模量，P是试件的密 度，L是试件长度，T是传播时间。 图1示出了纵波传播试验简明示意图。在图中，标号101表示被测试件，标号102、 106分别表示左右两侧传感器，标号103、 105分别表示与左右两侧信号放大器，标号104表 示快速傅里叶变换(FFT)分析仪。导线分别将左侧传感器(102)、左侧信号放大器(103)、 快速傅里叶变换(FFT)分析仪(104)和右侧传感器(106)、右侧信号放大器(105)、快速傅 里叶变换(FFT)分析仪(104)之间联通。
发明内容
本发明避免了破坏性检测的缺点，通过综合利用木质材料无损检测学、机械设计 制造学、电学，设计提供一种木方、板方材以及原木木段弹性模量无损检测的仪器。从而达 到不破坏被测试件的完整性，并且提高劳动效率、降低检测成本、减轻劳动强度的目的。
本发明可以通过如下装置共同实现 机座。机座是本仪器的支撑部分，是设备安装的基础，是以下各装置得以工作的必 要条件。 木质材料的夹紧装置。本仪器的夹紧装置由传动齿轮、空心轴组成，传动齿轮有键 与空心轴连接，传递扭矩，空心轴前端带有卡头，用于夹紧被测木质材料。空心轴后半部外 侧设有螺纹，带轮套装在空心轴上，有螺纹与空心轴的螺纹配合。 信号的触发与信号的检测装置。本仪器的信号触发装置为位于左侧空心轴内安装 的芯轴。左侧空心轴刨面为8字形，一孔安装芯轴，空心轴有键与芯轴连接，传递扭矩，当 空心轴卡头夹紧被测木质材料时，芯轴通过控制装置的控制继续轴向进给冲击被测木质材 料，产生振动。另一孔安装直径较小的空心杆，刨面为o形，内镶有传感器，传感器用于检 测发射信号和接收信号。右侧空心轴刨面为偏心o形，安装与左侧空心轴内规格相同的空 心杆，空心杆刨面为o形，内镶有传感器，传感器用于检测发射信号和接收信号。左右两侧空心杆几何圆心在同一条水平线上，即左右两侧空心杆对称安装。传感器即为本仪器的信 号检测装置。传感器通过导线连接信号放大器，信号放大器通过导线连接快速傅里叶变换 (FFT)分析仪。 驱动及进给装置。本仪器的驱动及进给装置由电动机、变速箱、传动轴、带轮、皮
带、蜗轮、蜗杆以及套装在空心轴上的带轮共同组成。通过机械传动使木质材料的夹紧装
置、信号的触发与信号的检测装置按设计预定的构想运动，以达到预期的目的。 控制装置。控制装置固定在机座上，通过制动驱动装置来控制木质材料的夹紧装
置、信号的触发与信号的检测装置的运动。 综上，结合纵波传播的检测方法，通过使用本无损检测仪器，就可以快速、简便、准 确的测得木方、板方材以及原木木段的弹性模量。并且不破坏被测试件，从而提高了木质材 料的利用率。
图1示出了纵波传播试验简明示意图。
图2示出了右侧夹紧装置结构示意图。
图3示出了左侧夹紧装置结构示意图。
图4示出了右侧空心轴刨面示意图。
图5示出了左侧空心轴刨面示意图。
图6示出了驱动装置结构示意图。
图7示出了本无损检测仪器简明主视图。
图中标号说明 101、被测木质材料；102、左侧传感器；103、左侧信号放大器；104、快速傅里叶变 换(FFT)分析仪；105、右侧信号放大器；106、右侧传感器。 201、卡头；202、右侧空心轴；203、空心杆；204、键；205、隔套；206、支撑轴承;
207、传动齿轮；208、平键；209、隔套；210、推力轴承；211、带轮；212、空心杆推力轴承；
213、支撑轴承。 301、芯轴；302、左侧空心轴；303、芯轴推力轴承。 601、主电机；602、变速箱；603、传动轴；604、机座；605、带轮；606、皮带；607、电 动机；608、蜗轮；609、蜗杆。 701、驱动装置；702、左侧夹紧装置；703、右侧夹紧装置；704、驱动装置；705、控制装置。
具体实施例方式
以下结合附图1-图7对本发明的实施方式作详细的叙述。 参考图1、图3以及图7，本发明无损检测仪器共分为机座604，控制装置705，驱动 装置701、704，木质材料的夹紧装置702、703，信号的触发与信号的检测装置(芯轴301触 发信号，传感器102、传感器106检测信号)。控制装置705通过控制驱动装置701使木质材 料的夹紧装置702、703夹紧被测木质材料试件。又，控制装置705通过控制驱动装置704， 使芯轴301轴向进给，冲击被测木质材料101触发信号。又，控制装置705通过控制驱动装置704，通过控制空心杆203使传感器102、传感器106检测信号。 参考图2、图3、图6以及图7，图中202、302分别是本发明中右侧木质材料的夹紧 装置703、左侧木质材料的夹紧装置702的右侧空心轴和左侧空心轴，左侧空心轴302和右 侧空心轴202外侧均安装有传动齿轮207，有平键208与传动齿轮207连接。其中左侧空心 轴302内部安装芯轴301，芯轴301有键204与左侧空心轴302连接。左右两侧空心轴302、 202内部安装空心杆203，空心杆203有键204与左右两侧空心轴302、202连接。左右两侧 空心杆203中间分别安装有左侧传感器102、右侧传感器106。左右两侧空心轴302、202前 端均带有卡头201，左右两侧空心轴302、202后部外侧设有螺纹，均套有带轮211，带轮211 内部有螺纹与左右两侧空心轴302、202的后半部配合。操作者运行控制装置705，制动主电 机601通过变速箱602，使传动轴603通过固定在机座604上的带轮605，带动皮带606，使 套在左右两侧空心轴302、202上的带轮211转动。通过带轮211的转动，使带卡头201的 左右两侧空心轴302、202轴向移动，夹紧被测木质材料101。后，操作者运行控制装置705， 制动电动机607，通过控制固定在机座604上的蜗轮608 、蜗杆609，控制安装在左右两侧空 心轴302、202内的空心杆203，使空心杆203轴向进给贴紧被测木质材料IOI，使安装在空 心杆203内的左右两侧传感器102U06可以准确的检测到触发信号和接收信号。后，操作 者运行控制装置705，制动电动机607，通过控制固定在机座604上的蜗轮608 、蜗杆609，控 制安装在左侧空心轴302内的芯轴301，使芯轴301轴向进给冲击被测木质材料IOI，产生 振动，作为触发信号。在左右两侧空心轴302、202的前部和后部分别安装有支撑轴承206 和支撑轴承213，在前后轴承206、213和传动齿轮207之间分别设有隔套205和隔套209， 在带轮211两侧、空心杆203后端和芯轴301后端分别安装有推力轴承210、推力轴承212 和推力轴承303，以承受轴向力。 按照如上方式通过左右两侧传感器102U06所测得的发射信号和接收信号通过 左右两侧信号放大器103、105放大后传到快速傅里叶变换(FFT)分析仪104，测得触发信号 和接收信号的时间差，利用公式E二 P (L/T)2、计算出动态弹性模量。式中E是动态弹性 模量，P是试件的密度，L是试件长度，T是传播时间。 本发明的技术范围，不限于发明内容和具体实施方式
中的文字所述的范围，也涉 及在本发明基础上容易地置换后的范围。
权利要求
一种木质材料在线无损检测仪器，其特征在于，包括(1)机座支撑仪器，用于安装和固定以下各装置。(2)木质材料的夹紧装置用于夹紧被测木质材料。(3)信号的触发与信号的检测装置本仪器的信号触发装置为位于左侧空心轴内安装的芯轴。通过机械冲击产生机械波作为触发信号。本仪器的信号检测装置为空心杆内镶的传感器，用于检测发射信号和接收信号。传感器通过导线连接信号放大器，信号放大器通过导线连接快速傅里叶变换(FFT)分析仪。(4)驱动及进给装置本仪器的驱动及进给装置由电动机、变速箱、传动轴、带轮、皮带、蜗轮、蜗杆以及套装在空心轴上的带轮共同组成。通过机械传动使木质材料的夹紧装置、信号的触发与信号的检测装置按设计预定的构想运动，以达到预期的目的。(5)控制装置控制装置固定在机座上，通过制动驱动装置来控制木质材料的夹紧装置、信号的触发与信号的检测装置的运动。
2. 如权利要求1所述的木质材料在线无损检测仪器，其特征在于木质材料的夹紧装置由传动齿轮、空心轴组成，传动齿轮有键与空心轴连接，传递扭 矩，空心轴前端带有卡头，用于夹紧被测木质材料。空心轴后半部外侧设有螺纹，带轮套装 在空心轴上，有螺纹与空心轴的螺纹配合。
3. 如权利要求1所述的木质材料在线无损检测仪器，其特征在于信号的触发与信号的检测装置中，左侧空心轴刨面为8字形，一孔安装芯轴，空心轴有 键与芯轴连接，传递扭矩，当空心轴卡头夹紧被测木质材料时，芯轴通过控制装置的控制继 续轴向进给冲击被测木质材料，产生振动。另一孔安装直径较小的空心杆，刨面为O形，内 镶有传感器。右侧空心轴刨面为偏心O形，安装与左侧空心轴内规格相同的空心杆，空心杆 刨面为O形，内镶有传感器。左右两侧空心杆几何圆心在同一条水平线上，即左右两侧空心 杆对称安装。
全文摘要
木质材料在线无损检测仪器涉及木质材料在线无损检测，可测定木方、板方材以及原木木段的弹性模量从而评定其材质性能。通过控制装置控制驱动及进给装置，使被测木质材料的两端被木质材料的夹紧装置夹紧。信号的触发与信号的检测装置可触发信号以及检测发射信号和接收信号。发射信号和接收信号被信号放大器放大后传到快速傅里叶变换(FFT)分析仪，测得触发信号和接收信号的时间差，利用公式可计算出动态弹性模量。从而对其材质进行评定。本仪器做到了不破坏被测试件的完整性，并且提高了劳动效率、降低了检测成本、减轻了劳动强度。
文档编号G01N29/22GK101696957SQ200910073089
公开日2010年4月21日 申请日期2009年10月26日 优先权日2009年10月26日
发明者方业成, 胡英成 申请人:东北林业大学;