采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法
【专利摘要】采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，属于木材加工领域。为解决木材干燥窑采取电阻法测量窑内多点木材含水率时，只利用1点环境温度进行木材含水率温度补偿，误差较大难以满足木材干燥过程工艺要求的问题，本发明首先在木材干燥窑内选取6个木材含水率检测点，并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器；然后，每个检测点都通过木材含水率传感器的两个探针检测板材的材芯含水率，并利用温度传感器检测板材的材芯温度；最后，将每个温度传感器检测得到的材芯温度分别用于对应检测点板材含水率的温度补偿。使用本发明方法，通过材芯温度补偿板材的材芯含水率数值，可以有效提高木材含水率的检测精度，保证木材加工的质量。
【专利说明】采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于木材加工领域，涉及一种采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法。【背景技术】
[0002]木材含水率(MC)是木材干燥过程中的一个重要技术指标。木材含水率作为木材干燥过程的被控变量，不仅是实现木材干燥全过程自动控制的前提，而且是木材干燥过程的一个重要干燥基准。通常在木材干燥过程中，把木材含水率作为评价标准，利用被干燥木材的含水率控制干燥过程，避免过度干燥或者干燥不充分，从而减少不必要的损失，降低干燥过程的能耗和工时。在木材含水率检测中采用最多的是电阻法。电阻法测量木材含水率，需要将探针钉入木板中，测试探针间的电阻值并转换成相应的木材含水率。电阻法的优点是仪器结构简单，操作简单易行，响应速度快，但是电阻法最明显的缺点是受温度影响大，需要进行木材含水率温度补偿。目前，大多数木材干燥窑都采取电阻法测量窑内6?12个位置的木材含水率，只利用I点环境温度进行含水率温度补偿。由于木材干燥窑内具有高温、高湿、高腐蚀的特点，使得环境温度经常变化剧烈，木材材芯温度与窑内环境温度经常会相差5?10°C。利用环境温度代替木材材芯温度对木材含水率数值进行温度补偿，得到的木材含水率数值与真实值偏差较大，精度一般在±10%?20%左右，难以满足木材干燥过程的工艺要求。
【发明内容】
[0003]为了解决木材干燥窑采取电阻法测量窑内多点木材含水率时，只利用I点环境温度进行木材含水率温度补偿，误差较大难以满足木材干燥过程工艺要求的问题，本发明提供了一种采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法。
[0004]本发明的目的是通过如下技术方案实现的:
[0005]首先，在木材干燥窑内选取6个木材含水率检测点，并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器；
[0006]然后，每个检测点通过木材含水率传感器的两个探针检测板材的材芯含水率，并利用温度传感器检测板材的材芯温度；
[0007]最后，将每个温度传感器检测得到的材芯温度分别用于对应检测点板材含水率的温度补偿。
[0008]使用本发明方法，通过材芯温度补偿板材的材芯含水率数值，可以有效提高木材含水率的检测精度，保证木材加工的质量。本发明通过选取木材干燥窑内6点材芯温度补偿对应点的材芯含水率数值,可以使电阻法测量木材含水率的精度明显提高，当木材含水率在28%以上时测量精度为±5%，在28%以下时测量精度为±2%。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明所述木材含水率传感器探针和温度传感器在木材中的排列分布图。[0010]图2为本发明所述木材含水率传感器探针钉入到木材中的透视结构示意图。
[0011]图3为本发明所述温度传感器的结构示意图。
[0012]图4为本发明所述温度传感器插入木材材芯后的立体结构示意图。
[0013]图5为本发明所述干燥窑内检测点俯视分布视图。
[0014]图6为本发明所述干燥窑内检测点垂直分布视图。
[0015]图7为本发明所述采用材芯温度补偿木材含水率流程。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
[0017]如图7所示，本发明所述采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，包括如下步骤:
[0018]首先，选取木材干燥窑内空间分布的6个检测点，并且检测点的选取遵循俯视方向(图5)和竖直方向(图6)都依次排列，呈前、中、后和高、中、低位置分布；并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器的2个探针。本发明选取均匀分布在整个干燥窑立体空间内的6个检测点，可以通过6个检测点的含水率数据全面反映整个干燥窑的材堆含水率情况。
[0019]然后，每个检测点的测量结果均由I个材芯含水率和I个材芯温度组成。木材干燥窑内6个检测点的板材材芯含水率和材芯温度测量结果分别为:MC1和Tl、MC2和T2、MC3和T3、MC4和T4、MC5和T5、MC6和T6。木材干燥窑中的TTl为木材干燥窑的入口温度、TT2为木材干燥窑的出口温度，EMCl为木材干燥窑的入口湿度、EMC2为木材干燥窑的出口湿度，EMCl和EMC2也就是平衡含水率。
[0020]最后，将木材干燥窑内的每个检测点均利用该点的材芯温度作为材芯含水率的温度补偿。即:用Tl补偿MCl得到MC11，用T2补偿MC2得到MC22，用T3补偿MC3得到MC33，用T4补偿MC4得到MC44,用T5补偿MC5得到MC55，用T6补偿MC6得到MC66。MC11、MC22、MC33、MC44、MC55、MC66为经过材芯温度补偿的6点板材材芯含水率数值。
[0021 ] 干燥窑内6个检测点的具体分布如下:
[0022]I号检测点测量值为MCl和Tl ；2号检测点测量值为MC2和T2 ；3号检测点测量值为MC3和T3 ；4号检测点测量值为MC4和T4 ；5号检测点测量值为MC5和T5 ；6号检测点测量值为MC6和T6。
[0023]图5为检测点俯视分布视图，图5中的木材干燥窑左边TTl和EMCl所在位置为干燥窑入口，右边TT2和EMC2所在位置为干燥窑出口，上边MC2、T2、MCl、Tl所在位置为靠近干燥窑后表面，下边MC6、T6、MC5、T5所在位置为靠近干燥窑前表面。干燥窑在俯视方向从左边入口到右边出口平均分成7列，分别为第I?7列。其中:
[0024]第I列中间位置放置3号检测点；
[0025]第2列靠近干燥窑后表面放置2号检测点；
[0026]第3列靠近干燥窑前表面放置6号检测点；
[0027]第4列靠近干燥窑后表面放置I号检测点；[0028]第5列靠近干燥窑前表面放置5号检测点；
[0029]第6列中间位置放置4号检测点；
[0030]第7列没有检测点分布。
[0031]图6为检测点竖直分布视图，干燥窑在垂直方向从高到低平均分成7层，分别为第I?7层；从左到右平均分成6列，分别为第I?6列。其中:
[0032]第I层为最高层，没有检测点分布；
[0033]第2层,分布3号和4号检测点，3号检测点在第I列，4号检测点在第6列；
[0034]第3层，没有检测点分布；
[0035]第4层，分布2号和I号检测点，2号检测点在第2列，I号检测点在第4列；
[0036]第5层，没有检测点分布；
[0037]第6层,分布6号和5号检测点，6号检测点在第3列,5号检测点在第5列；
[0038]第7层为最低层，没有检测点分布。
[0039]本发明通过木材干燥窑内空间分布的6点木材含水率传感器检测木材的材芯含水率。如图1-2所示，每个木材含水率传感器的2个探针都相距30mm，并钉入木材I / 2板厚的位置。每个木材含水率传感器探针钉入材芯的位置连线要和木材纹理方向垂直。
[0040]本发明在窑内空间分布的6个木材含水率检测点均配有一个材芯温度传感器检测点，每一检测点的温度传感器与含水率传感器摆放在同一木材块上，利用每一个检测点的材芯温度补偿该点木材含水率数值，有效减小电阻法测量木材含水率时产生的温度误差。
[0041]如图3-4所示，本发明选用高精度铠装PT100温度传感器，连接电缆选用耐高温屏蔽线，接线方式采用具有自补偿功能的三线制，有效减小温度传感器检测和传输数据时产生的误差。每个温度传感器插入木材内部的深度为木材板厚的I / 2。
[0042]本发明利用电阻法检测木材含水率，电流总是从电阻最小，也就是木材含水率最高的地方通过。实际测量时，应保证被干燥木材的表面不能有水或者冰，否则电流将通过木材含水率2个探针从木材的外表面流过，出现电极“短路”现象。由于“短路”情况下测得的数值是带有水层或冰层的木材外表面含水率，即使利用木材的材芯温度对木材含水率进行温度补偿，也不能得到准确的木材材芯含水率数值。在本发明检测前，一定要检查干燥窑内6个含水率检测点的木材外表面环境是否符合检测要求，以便提高检测精度。
[0043]本发明利用电阻法检测木材含水率，并通过木材的材芯温度补偿木材含水率数值。随着温度升高，木材含水率值逐渐降低，全干材的电阻率也减小。利用木材的材芯温度补偿木材含水率时，校正值设置规则为木材的材芯温度每升高10°c，木材含水率值就应减小15% ;相反，木材的材芯温度每降低10°c，木材含水率值就应增加15%。例如，木材含水率检测装置的校正温度为20°C，当被测木材的材芯温度为30°C时，就应从读得的含水率中减去15%。当被测木材的材芯温度为10°C时，应在读得的含水率值上再加15%。
【权利要求】
1.采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述方法步骤如下: 首先，在木材干燥窑内选取6个木材含水率检测点，并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器； 然后，每个检测点都通过木材含水率传感器的两个探针检测板材的材芯含水率，并利用温度传感器检测板材的材芯温度； 最后，将每个温度传感器检测得到的材芯温度分别用于对应检测点板材含水率的温度补偿。
2.根据权利要求1所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述木材含水率传感器的两个探针钉入木材I/2板厚的位置。
3.根据权利要求2所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述木材含水率传感器的两个探针钉入材芯的位置连线与木材纹理方向垂直。
4.根据权利要求1、2或3所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述木材含水率传感器的两个探针相距30mm。
5.根据权利要求1所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述温度传感器插入木材内部的深度为木材板厚的1/2。
6.根据权利要求1、5所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述温度传感器为PTioo温度传感器。
7.根据权利要求6所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述温度传感器的连接电缆选用耐高温屏蔽线，接线方式采用具有自补偿功能的三线制。
8.根据权利要求1所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于利用木材的材芯温度补偿木材含水率时，校正值设置规则为:木材的材芯温度每升高10°C，木材含水率值减小15% ;木材的材芯温度每降低10°c，木材含水率值增加15%。
9.根据权利要求1所述的采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，其特征在于所述检测点的选取遵循俯视方向呈前、中、后位置分布，竖直方向呈高、中、低位置分布。
【文档编号】G01N27/12GK103822946SQ201410066691
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】孙丽萍, 曹军, 陈广元, 张冬妍, 姜滨 申请人:东北林业大学