浙江農林大學王麗霞等8位同學,在馮海林、李光輝等老師的指導下,歷經多年成功開發出木材應力波斷層成像儀,可以像給人做心電圖一樣,在不破壞木材的前提下了解木材內部狀況。
近日,“木材應力波斷層成像儀”在第十三屆“挑戰杯”交通銀行全國大學生課外學術科技作品競賽決賽中,榮獲“挑戰杯”二等獎和“交叉創新獎”一等獎。
一棵生長的大樹,樹干里有沒有空,有經驗的師傅用手敲敲聽聽聲音,或許能夠鑒別出來。但還是會存在失策的情況。就像林場砍樹下來做材料,就時常碰到砍下來的樹空洞無用,白砍了。
負責研發木材應力波斷層成像儀的李光輝教授介紹說,該儀器主要利用脈沖錘撞擊樹木,使其內部產生應力波的傳播,在此期間,與脈沖錘聯結在一起的木材應力波斷層成像儀中,會自動利用傳感器輸出信號,經過模擬電路處理后輸出至數字處理電路,然后數字處理電路對前級輸出的信號進行處理,得到應力波傳播時間的波形圖,并通過木材應力波斷層成像儀的顯示器顯示。使用者可以通過測量應力波的傳播時間和傳播速度的變化,并計算木材彈性模量等參數,通過比正常的同類樹種相關數據,來判斷木材內部有無缺陷。
“用我們的儀器,砍樹前測一測就知道了。”浙江農林大學信息工程學院學生王麗霞說,只需要在樹上釘一些釘子支撐傳感器,就可能通過敲擊后產生的應力波,洞悉樹木里的情況。“根據傳感器傳回來的速度,電腦上能夠顯示圖像。傳回來的速度越慢,電腦上顯示紅色、黃色的可能性就越大,因為這兩種顏色是代表樹木都有問題,其中紅色表示問題最嚴重,如果顯示綠色就表明樹木內部是好的。”
“在此之前,木材研究領域雖然也有紅外線檢測法、超聲波檢測法、核磁共振檢測法等,但是因為設備昂貴、復雜而難以推廣,我們開發的產品最大特點是既不破壞材料的原有特性,又能在短時間內連續獲得檢測結果。此外,我們的儀器還有在傳感器與被測木材之間不需任何的耦合劑;使用方便,不受木材尺寸和形狀的影響;不對人體造成危害等優點,和國內外同類產品相比成本低得多。”
新一代的木材應力波斷層成像儀,技術上面已經與國際接軌了,都是采用二維顯像,能讓人一眼看到木材內部的圖像。但是,價格卻是國外產品的零頭。“德國產的儀器售價20多萬,匈牙利的儀器售價達到30萬,我們的價格才3萬左右,功效都差不多。”現在,浙江省林業廳已經使用浙農林大學研發的木材應力波斷層成像儀。