一种木材表面干缩应变的在线检测方法及装置与流程

[0001]
本发明属于木材加工技术领域，涉及木材表面干缩应变的在线检测方法及装置，具体涉及一种木材干燥过程中表面干缩应变的在线检测方法及装置。


背景技术：

[0002]
木材作为一种吸湿多孔性的材料，干缩是木材干燥过程中的主要特性之一，也是影响木材加工的重要因素。干缩现象主要发生于木材含水率降至纤维饱和点之下，使得木材尺寸和体积发生变化，而不同纹理方向和材性部位干缩差异的存在会导致较大的干燥应力，从而产生变形、开裂等干燥缺陷，严重制约着木材的高效加工利用。因此，对木材干燥过程中干缩应变的在线精准检测尤为重要。
[0003]
干缩应变可以用作评估木材干燥过程中尺寸稳定性的指标。其可以通过传统的切片法和应变仪法来确定。对于切片法，由于用游标卡尺或千分尺进行接触式测量，不可避免地会产生手动测量误差，并且对试样的尺寸有一定要求。在应变仪法中，应变仪和样品之间的完美结合至关重要。此外，使用温度和相对湿度对测试结果也有很大影响。另外，为了提高测量精度并可视化木材的干缩过程，已将一些非接触式光学测量方法(例如，数字图像相关性和近红外光谱法)用于确定干缩应变。但是，光学方法要求木材干燥过程需要实时图像采集，这导致其进一步推广受到限制。
[0004]
现有木材干缩应变的在线检测方法主要是传感器法，但传感器属于灵敏元件，测试时需将传感器粘贴于木材表面，测试结果受使用环境的温湿度条件、木材粘贴表面的粗糙度、所用胶黏剂固化程度等因素的影响较大，且传感器在高温高压、高频真空等特种干燥方式下的使用也受限制。
[0005]
引用文献1公开了一种木材干燥应力的检测方案，适合于检测试件内因含水率降低而导致的收缩应力，具有直接、适时、连续测试的特点。但该方法只能测试小规格木材整体性干缩趋势，无法确定板材干燥过程中表层、芯层之间的含水率差异与干燥应力状态，不能实现对木材干燥质量的定量评价。
[0006]
引用文献2公开了一种实现木材干燥过程厚度方向含水率偏差值定量测试的技术方案，操作人员通过在线测试木材分层含水率来计算含水率梯度，据此判断木材干燥状态，调整基准。该方法适用于木材干燥生产实践，但缺乏有关板材干燥应力状态的定量分析，依据实践经验来控制干燥介质，且木材含水率检测有效范围具有局限性，木材变异性、干燥介质状态参数波动等诸多因素均影响含水率测试精度，不能实现控制干燥质量、缩短干燥周期的目标。
[0007]
引用文献3公开了一种用于木材质量控制的锯材干燥应力评价方法，其是在干燥条件下测定板材宽度方向的黏弹性蠕变与相同树种小规格试件的自由干缩应变，基于木材干燥流变学原理计算板材宽度方向的机械吸附蠕变应变。但是其检测方法以及计算方法过于复杂，不利于操作。
[0008]
引用文献：
[0009]
引用文献1：cn101149370a
[0010]
引用文献2：cn102621189a
[0011]
引用文献3：cn106225969a


技术实现要素：

[0012]
发明要解决的问题
[0013]
本发明的目的中为了克服现有技术的不足，提供一种木材表面干缩应变的在线检测方法，能够有效解决木材干燥过程中干缩应变在线检测操作复杂，检测精度不稳定等问题。
[0014]
进一步地，本发明还提供了一种木材表面干缩应变的在线检测装置，该设备可以实现木材表面干缩应变的在线检测，且检测精度高。
[0015]
用于解决问题的方案
[0016]
本发明提供了一种木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，
[0017]
在待测样品的表面设置一层导电带，并使所述导电带的两端处连接在电化学工作站的探针上，形成闭合回路；
[0018]
在规定电压下，利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，并得到所述待测样品的电阻，进而获取所述待测样品的电阻变化率；
[0019]
基于所述待测样品的电阻变化率，并依据干缩应变随木材样品的电阻变化率变化的标准曲线，获得所述待测样品的干缩应变。
[0020]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述导电带的材料包括导电金属漆、石墨导电胶、碳材料导电胶中的一种或两种以上的组合。
[0021]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述导电带的涂覆厚度为0.1mm～0.5mm。
[0022]
4、根据权利要求1-3任一项所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其特征在于，所述导电带的宽度小于等于所述待测样品的宽度。
[0023]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述电化学工作站的电位设置范围为-10v～10v；所述电化学工作站的电流设置范围为-250ma～250ma；所述电化学工作站的电池测量的下限低于50pa。
[0024]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，利用线性扫描伏安法测定所述闭合回路的电流。
[0025]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述电化学工作站采用电流-时间曲线进行测试，其参数设定为：电位为-1～1v，采样间隔为0.001～0.05s，扫描速率为0.01～0.5v/s。
[0026]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述标准曲线的制作方法包括以下步骤：
[0027]
使所述木材样品的表面形成一层导电带；
[0028]
在同一温度下，对所述木材样品进行干燥，测定不同干燥时间对应的所述导电带的长度，依据所述导电带的长度获取对应的干缩应变；
[0029]
采用所述电化学工作站测定所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电流，并获
得所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电阻，进而获取所述木材样品的电阻变化率；
[0030]
依据所述不同干燥时间对应的所述木材样品的干缩应变及其电阻变化率，获得所述标准曲线。
[0031]
根据本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法，其中，所述干燥的温度为10～120℃。
[0032]
本发明还提供了一种实施本发明所述的木材表面干缩应变的在线检测方法的在线检测装置，其包括相连接的电化学工作站以及数据采集装置；其中，所述电化学工作站上利用导线连接有探针。
[0033]
发明的效果
[0034]
与现有干缩应变检测方法相比，本发明的有益效果是可以实现木材干燥过程中表面干缩应变的在线检测，具备较高的检测精度。
[0035]
本发明的木材表面干缩应变的在线检测方法的连接操作简单，使用方便，且检测精度高。
附图说明
[0036]
图1示出了本发明的木材表面干缩应变的在线检测方法的示意图；
[0037]
图2示出了本发明实施例1的木材样品在1v的恒定电压下测量干缩应变时电流随时间变化；
[0038]
图3示出了本发明实施例1的木材样品在1v的恒定电压下测量干缩应变时电阻随时间变化；
[0039]
图4示出了本发明实施例1的木材样品的干缩应变与电阻变化率的拟合曲线。
具体实施方式
[0040]
以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
[0041]
本说明书中，使用“数值a～数值b”表示的数值范围是指包含端点数值a、b的范围。
[0042]
本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
[0043]
本说明书中，所述“大致”、“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。
[0044]
本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。
[0045]
本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
[0046]
本说明书中，使用“常温”、“室温”时，其温度可以是10～40℃。
[0047]
本说明书中，如没有特别说明，所使用的“水”可以是自来水、蒸馏水、去离子水、离子交换水、高纯水、纯净水等本领域可行的水。
[0048]
本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。
[0049]
本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
[0050]
第一方面
[0051]
本发明的第一方面提供了一种木材表面干缩应变的在线检测方法，其包括以下步骤：
[0052]
在待测样品的表面设置一层导电带，并使所述导电带的两端处连接在电化学工作站的探针上，形成闭合回路；
[0053]
在规定电压下，利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，并得到所述待测样品的电阻，进而获取所述待测样品的电阻变化率；
[0054]
基于所述待测样品的电阻变化率，并依据干缩应变随木材样品的电阻变化率变化的标准曲线，获得所述待测样品的干缩应变；
[0055]
本发明是依据干缩应变随木材电阻变化率的不同而不断发生变化，建立干缩应变与木材电阻变化率的关系，从而根据木材电阻变化率得到木材干燥过程中的干缩应变。本发明的木材表面干缩应变的在线检测方法可以实现干燥过程中的干缩应变的在线检测，且检测精度高。
[0056]
待测样品
[0057]
本发明的待测样品可以是现有的任何可行的木材。一般而言，在进行测试时，需要对木材进行切割等前处理。具体地，将木材切割为可行的大小作为待测样品进行测试。对于待测样品的大小，本发明不作特别限定，例如可以是100～150毫米(弦向)
×
20～30毫米(径向)
×
800～1000毫米(纵向)的弦切板，对于切割好的弦切板，尽可能的没有可见缺陷。另外，在一种具体的实施方式中，将切割好的待测样品用保鲜膜包裹并保存在冰箱中以保持其含水率。
[0058]
具体地，在进行测试时，可以在待测样品的表面设置一层导电带，并使所述导电带的两端处连接在电化学工作站的探针上，形成闭合回路。
[0059]
对于导电带的材料，本发明对导电带的材料不作特别限定，可以是本领域常用的一些能够涂覆的导电材料，例如：所述导电带的材料包括导电金属漆、石墨导电胶、碳材料导电胶中的一种或两种以上的组合。对于导电金属漆，例如：可以是导电银漆、导电铜漆等。
[0060]
对于涂覆的厚度，本发明不作特别限定，只要涂抹均匀即可。具体地，在本发明中，所述导电带的涂覆厚度为0.1mm～0.5mm。
[0061]
进一步，对于导电带的宽度，一般而言，所述导电带的宽度小于等于所述待测样品的宽度。作为优选，所述导电带的宽度小于所述待测样品的宽度。具体地，导电带的宽度可以是待测样品宽度的1/6～1/4。
[0062]
电化学工作站
[0063]
电化学方法是一种简便，快速，准确和灵敏的表征方法，在科学研究和生产中一直发挥着重要作用。主要是根据电化学性质和溶液中物质的变化规律建立电参数与被测物质之间的关系，然后对成分进行定性和定量分析。本发明利用电化学工作站，从而建立电参数
与被测物质之间的关系，进而测得待测样品的木材表面的干缩应变。
[0064]
具体地，本发明的电化学工作站内含快速数字信号发生器，用于高频交流阻抗测量的直接数字信号合成器，双通道高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，多级信号增益，ir降补偿电路，双恒电位仪，以及恒电流仪。具体地，电位范围均为-10v～10v。电流范围为-250ma～250ma，电位分辨率为0.1mv，电流测量下限低于50pa，灵敏度为1e-6a/v以上。
[0065]
本发明的电化学工作站的外部连接有导线，导线的端部设置有探针。将待测样品的所述导电带的两端处连接在电化学工作站的探针上，即可以形成闭合回路，然后进行测定。具体地，是利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，从而可以获得所述待测样品的电阻，进而获取所述待测样品的电阻变化率。
[0066]
在本发明中，是在规定电压下，利用线性扫描伏安法测定闭合回路的电流。线性扫描伏安法是在电极上施加一个线性变化的电压，即电极电位是随外加电压线性变化记录工作电极上的电解电流的方法。本发明利用线性扫描伏安法可以准确测得闭合回路的电流，并获得待测样品的电阻，进而获取所述待测样品的电阻变化率。
[0067]
对于具体测试条件，本发明不作特别限定，只要能够获得准确的测试结果即可。具体地，在本发明中，测量所述闭合回路的电流时，所述电化学工作站采用电流-时间曲线进行测试，具体参数设定为：电位为-1～1v，采样间隔为0.001～0.05s，扫描速率为0.01～0.5v/s。
[0068]
标准曲线
[0069]
本发明是基于所述待测样品的电阻变化率，并依据干缩应变随木材样品的电阻变化率变化的标准曲线，获得所述待测样品的干缩应变。
[0070]
在一些具体的实施方案中，可以利用干缩应变与电阻变化率的关系，制作标准曲线。
[0071]
具体地，所述标准曲线的制作方法包括以下步骤：
[0072]
使所述木材样品的表面设置一层导电带；
[0073]
在同一温度下，对所述木材样品进行干燥，测定不同干燥时间对应的所述导电带的长度，依据所述导电带的长度获取对应的干缩应变；
[0074]
采用所述电化学工作站测定所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电流，并获得所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电阻，进而获取所述木材样品的电阻变化率；
[0075]
依据所述不同干燥时间对应的所述木材样品的干缩应变及其电阻变化率，获得所述标准曲线。
[0076]
对于干燥，可以将木材样品置于干燥箱中进行干燥，然后获取不同干燥时间对应的所述木材样品表面的导电带的长度，从而计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的干缩应变。在本发明中，同一温度是指在整个干燥过程中，干燥的温度几乎不变。
[0077]
进一步，所述干缩应变按下述公式(1)进行计算得到：
[0078][0079]
其中，s为木材样品的干缩应变；
[0080]
l0为木材样品表面导电带的初始长度；
[0081]
l
i
为木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的表面导电带的长度。
[0082]
纤维饱和点(fiber saturation point,fsp)是木材仅细胞壁中的吸附水达饱和，而细胞腔和细胞间隙中无自由水存在时的含水率。木材含水量大于纤维饱和点时，表示木材的含水率除吸附水达到饱和外，还有一定数量的自由水。此时，木材如受到干燥或受潮，只是自由水改变，故不会引起湿胀干缩。木材含水率小于纤维饱和点时，表示木材的吸附水不饱和，无自由水存在。此时，木材如受到干燥或受潮，能引起木材的湿胀干缩，对木材的强度和体积有影响。因此，试样表面导电带的初始长度可以是在木材含水率为纤维饱和点(含水率为30％左右)及以上对应的试样表面导电带的长度。
[0083]
对于电阻变化率，按下述公式(2)进行计算得到：
[0084][0085]
其中，δr是木材样品的电阻变化率；
[0086]
r
i
是木材样品的初始电阻；
[0087]
r是木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的电阻。
[0088]
然后依据所述不同干燥时间对应的所述木材样品的干缩应变及其电阻变化率，获得所述标准曲线。
[0089]
进一步，对于干燥的温度，本发明不作特别限定，可以是本领域的常规温度，例如：10～120℃。对于干燥的时间，可以根据需要进行设置，两次干燥之间可以间隔10～360min。
[0090]
第二方面
[0091]
本发明的第二方面提供了一种实现本发明的第一方面的木材表面干缩应变的在线检测方法的装置，包括相连接的电化学工作站以及数据采集装置；其中，所述电化学工作站上利用导线连接有探针。
[0092]
本发明的电化学工作站是信号采集和处理分析的主体部位。本发明通过在数据采集装置可以显示电化学工作站测得的数据和图像，进而通过数据采集装置获得电阻值，然后依据标准曲线即可得到待测样品的干缩应变。在本发明中，所述探针可以是鳄鱼夹，利用探针和导线实现电路的连接。
[0093]
实施例
[0094]
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
[0095]
实施例采用chi760e电化学工作站测试系统(中国上海晨华仪器设备有限公司)测量木材表面的干缩应变。其中，电位范围为-10～10v，电位分辨率为0.1mv，电流范围为-250～250ma，电流测量的下限低于50pa。电脑用于数据采集，存储和处理。测试设备如图1所示。
[0096]
实施例1
[0097]
标准曲线的制作
[0098]
从中国广东省高州市获得的桉树(eucalyptus exserta)。从一根桉树原木上切割得到尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，用保鲜膜包裹并保存在冰箱中以保持其水分，该弦切板的初始含水率为45％。
[0099]
从上述弦切板中切割尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的木
材样品，用于制作标准曲线。
[0100]
首先将木材样品的测试表面进行刨光处理，然后在木材样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与木材样品的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0101]
干燥之前测量木材样品导电带的初始长度，并对木材样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将木材样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以30min，60min，90min，120min，180min和240min的干燥时间取出木材样品。对每个木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，并测量木材样品导电带的长度，导电带长度采用游标卡尺进行测量，具体测试结果如下表1所示。
[0102]
其中，通过电化学工作站测量电流。电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0103]
并按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如表1所示：
[0104]
r＝u/i
[0105]
其中，r为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；
[0106]
u为恒定电压；
[0107]
i为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。
[0108]
表1
[0109][0110]
然后按下述公式计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的干缩应变：
[0111][0112]
其中，s为木材样品的干缩应变；
[0113]
l0为木材样品表面导电带的初始长度；
[0114]
l
i
为木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的表面导电带的长度。
[0115]
按下述公式进行计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的电阻变化率：
[0116][0117]
其中，δr是木材样品的电阻变化率；
[0118]
r
i
是木材样品的初始电阻；
[0119]
r是木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的电阻。
[0120]
表2
[0121][0122]
然后依据表2中的干缩应变及电阻变化率，获得干缩应变及电阻变化率之间的标准曲线，具体如图3所示，标准曲线的公式如下式(a)所示。
[0123]
s＝0.852+0.021e
0.113δr
ꢀꢀ
(a)
[0124]
式(a)中：s为木材样品的干缩应变；
[0125]
δr为木材样品的电阻变化率。
[0126]
待测样品检测
[0127]
待测样品试样为采自中国广东省高州市的桉树(eucalyptus exserta)，与标准曲线所用试样取自不同树株。从桉树原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为45％。
[0128]
从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(切向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的待测样品。首先将待测样品的测试表面进行刨光处理，然后在待测样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与待测的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0129]
干燥之前测量待测样品导电带的初始长度，并对待测样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将待测样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以60min，120min，180min和240min的干燥时间取出待测样品。对每个待测样品分别进行导电带长度测量，并进行电化学测试，获得每次测试的电流及电阻，并计算电阻变化率，具体结果如表3所示。
[0130]
利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0131]
表3
[0132][0133]
利用电阻值计算得到电阻变化率，然后将其代入标准曲线，即可得到该待测样品的干缩应变。另外，长度计算法得到的干缩应变即为导电带长度变化率，具体测试结果如表4所示。
[0134]
表4
[0135][0136]
由表4可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的干缩应变与长度计算法测得的干缩应变基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个干缩应变阶段的在线检测，且检测精度高。
[0137]
实施例2
[0138]
将实施例1中的待测样品进行替换，仍采用中国广东省高州市的桉树(eucalyptus exserta)，但与标准曲线所用试样取自不同树株以及与实施例1中的桉树也为不同树株。从桉树原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为45％。
[0139]
从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的待测样品，用于电阻测量。
[0140]
首先将待测样品的测试表面进行刨光处理，然后在待测样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与待测的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0141]
干燥之前测量待测样品导电带的初始长度，并对待测样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将待测样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以60min，120min，180min和240min的干燥时间取出待测样品。对每个待测样品分别进行导电带长度测量，并进行电化学测试，获得每次测试的电流及电阻，并计算电阻变化率，具体结果如表5所示。
[0142]
利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0143]
表5
[0144][0145]
利用电阻值计算得到电阻变化率，然后将其代入标准曲线，即可得到该待测样品的干缩应变。另外，长度计算法得到的干缩应变即为导电带长度变化率，具体测试结果如表6所示。
[0146]
表6
[0147][0148]
由表6可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的干缩应变与长度计算法测得的干缩应变基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个干缩应变阶段的在线检测，且检测精度高。
[0149]
实施例3
[0150]
标准曲线的制作
[0151]
栓皮栎木材采自河南省国有信阳市南湾林场谭家河生态保护中心，取样地海拔200m，东经113
°
55
′
，北纬31
°
52
′
。其树龄均为60年，栓皮栎平均胸径38cm。将其锯解为900毫米(长)
×
120毫米(宽)
×
25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为50％。
[0152]
从上述弦切板中切割尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的木材样品，用于制作标准曲线。首先将木材样品的测试表面进行刨光处理，然后在木材样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与木材样品的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0153]
干燥之前测量木材样品导电带的初始长度，并对木材样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将木材样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以30min，60min，90min，120min，180min和240min的干燥时间取出木材样品。对每个木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，并测量木材样品导电带的长度，导电带长度采用游标卡尺进行测量。具体测试结果如下表7所示。
[0154]
其中通过电化学工作站测量电流，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0155]
并按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如表7所示：
[0156]
r＝u/i
[0157]
其中，r为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；
[0158]
u为恒定电压；
[0159]
i为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。
[0160]
表7
[0161][0162]
然后按下述公式计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的干缩应变：
[0163][0164]
其中，s为木材样品的干缩应变；
[0165]
l0为木材样品表面导电带的初始长度；
[0166]
l
i
为木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的表面导电带的长度。
[0167]
按下述公式进行计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的电阻变化率：
[0168][0169]
其中，δr是木材样品的电阻变化率；
[0170]
r
i
是木材样品的初始电阻；
[0171]
r是木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的电阻。
[0172]
表8
[0173][0174]
然后依据表8中的干缩应变及电阻变化率，获得干缩应变及电阻变化率之间的标准曲线，具体如图3所示，标准曲线的公式如下式(a1)所示。
[0175]
s＝0.625+0.025e
0.094δr
ꢀꢀ
(a1)
[0176]
式(a)中：s为木材样品的干缩应变；
[0177]
δr为木材样品的电阻变化率。
[0178]
待测样品检测
[0179]
栓皮栎木材采自河南省国有信阳市南湾林场谭家河生态保护中心，取样地海拔200m，东经113
°
55
′
，北纬31
°
52
′
。其树龄均为60年，栓皮栎平均胸径38cm。将其锯解为900毫米(长)
×
120毫米(宽)
×
25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为50％。
[0180]
从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(切向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的待测样品。首先将待测样品的测试表面进行刨光处理，然后在待测样品的中间位置喷涂导电
银漆作为导电带，其长度与待测的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0181]
干燥之前测量待测样品导电带的初始长度，并对待测样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将待测样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以60min，120min，180min和240min的干燥时间取出待测样品。对每个待测样品分别进行导电带长度测量，并进行电化学测试，获得每次测试的电流及电阻，并计算电阻变化率，具体结果如表9所示。
[0182]
利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0183]
表9
[0184][0185]
利用电阻值计算得到电阻变化率，然后将其代入标准曲线，即可得到该待测样品的干缩应变。另外，长度计算法得到的干缩应变即为导电带长度变化率，具体测试结果如表10所示。
[0186]
表10
[0187][0188]
由表10可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的干缩应变与长度计算法测得的干缩应变基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个干缩应变阶段的在线检测，且检测精度高。
[0189]
实施例4
[0190]
标准曲线的制作
[0191]
新西兰进口辐射松(pinus radiata)，15～20年生，胸径50cm以上。将其锯解为900毫米(长)
×
120毫米(宽)
×
25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为30％。
[0192]
从上述弦切板中切割尺寸为120毫米(弦向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的木材样品，用于制作标准曲线。首先将木材样品的测试表面进行刨光处理，然后在木材样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与木材样品的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0193]
干燥之前测量木材样品导电带的初始长度，并对木材样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将木材样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定
温度干燥，以30min，60min，90min，120min，150min，180min的干燥时间取出木材样品。对每个木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，并测量木材样品导电带的长度，导电带长度采用游标卡尺进行测量。具体测试结果如下表11所示。
[0194]
其中通过电化学工作站测量电流，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0195]
并按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如表11所示：
[0196]
r＝u/i
[0197]
其中，r为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；
[0198]
u为恒定电压；
[0199]
i为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。
[0200]
表11
[0201][0202]
然后按下述公式计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的干缩应变：
[0203][0204]
其中，s为木材样品的干缩应变；
[0205]
l0为木材样品表面导电带的初始长度；
[0206]
l
i
为木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的表面导电带的长度。
[0207]
按下述公式进行计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的电阻变化率：
[0208][0209]
其中，δr是木材样品的电阻变化率；
[0210]
r
i
是木材样品的初始电阻；
[0211]
r是木材样品在不同干燥时间(即不同含水率)对应的电阻。
[0212]
表12
[0213]
[0214]
然后依据表12中的干缩应变及电阻变化率，获得干缩应变及电阻变化率之间的标准曲线，具体如图3所示，标准曲线的公式如下式(a2)所示。
[0215]
s＝0.582+0.366e
0.059δr
ꢀꢀ
(a2)
[0216]
式(a)中：s为木材样品的干缩应变；
[0217]
δr为木材样品的电阻变化率。
[0218]
待测样品检测
[0219]
新西兰进口辐射松(pinus radiata)，15～20年生，胸径50cm以上。将其锯解为900毫米(长)
×
120毫米(宽)
×
25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为30％。
[0220]
从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(切向)
×
25毫米(径向)
×
10毫米(纵向)的待测样品。首先将待测样品的测试表面进行刨光处理，然后在待测样品的中间位置喷涂导电银漆作为导电带，其长度与待测的长度大致相同，宽度为3mm，导电带的厚度为0.3mm。
[0221]
干燥之前测量待测样品导电带的初始长度，并对待测样品进行电化学测试，获得初始电流值。之后，将待测样品置于dkn611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以60min，120min，180min的干燥时间取出待测样品。对每个待测样品分别进行导电带长度测量，并进行电化学测试，获得每次测试的电流及电阻，并计算电阻变化率，具体结果如表13所示。
[0222]
利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位-1v，终止电位1v，扫描速度0.1v/s，采样间隔0.01v，静置时间2s，灵敏度1e-6
a/v。
[0223]
表13
[0224][0225]
利用电阻值计算得到电阻变化率，然后将其代入标准曲线，即可得到该待测样品的干缩应变。另外，长度计算法得到的干缩应变即为导电带长度变化率，具体测试结果如表14所示。
[0226]
表14
[0227][0228]
由表14可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的干缩应变与长度计算法测得的干缩应变基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个干缩应变阶段的在线检测，且检测精度高。
[0229]
需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
[0230]
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。