專利名稱:一種木質材料在線無損檢測儀器的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種木質材料在線無損檢測儀器,是一種利用縱波傳播法測定木方、
板方材以及原木木段的彈性模量,從而實現評定其材質性能的儀器。
背景技術:
為了正確合理地使用木質材料,就必須對其內部材質性能進行檢測,彈性模量即 是檢測指標之一。傳統(tǒng)的做法是破壞性檢測,即將木質材料破壞再檢測。由于被這種方法檢 測過的試件已沒有使用價值,所以只能采取抽樣檢測,存在一定的隨機性與偶然性。并且, 這種方法耗時長不適合在線檢測。 縱波傳播的檢測方法是,用傳感器連接被測試件兩端,在試件一端利用沖擊錘或 激振器產生振動作發(fā)射信號,試件另一端的傳感器接收信號,發(fā)射信號和接收信號通過信 號放大器放大后傳到快速傅里葉變換(FFT)分析儀,測得觸發(fā)信號和接收信號的時間差, 利用公式E二 P (L/T)2、計算出動態(tài)彈性模量。式中E是動態(tài)彈性模量,P是試件的密 度,L是試件長度,T是傳播時間。 圖1示出了縱波傳播試驗簡明示意圖。在圖中,標號101表示被測試件,標號102、 106分別表示左右兩側傳感器,標號103、 105分別表示與左右兩側信號放大器,標號104表 示快速傅里葉變換(FFT)分析儀。導線分別將左側傳感器(102)、左側信號放大器(103)、 快速傅里葉變換(FFT)分析儀(104)和右側傳感器(106)、右側信號放大器(105)、快速傅 里葉變換(FFT)分析儀(104)之間聯通。
發(fā)明內容
本發(fā)明避免了破壞性檢測的缺點,通過綜合利用木質材料無損檢測學、機械設計 制造學、電學,設計提供一種木方、板方材以及原木木段彈性模量無損檢測的儀器。從而達 到不破壞被測試件的完整性,并且提高勞動效率、降低檢測成本、減輕勞動強度的目的。
本發(fā)明可以通過如下裝置共同實現 機座。機座是本儀器的支撐部分,是設備安裝的基礎,是以下各裝置得以工作的必 要條件。 木質材料的夾緊裝置。本儀器的夾緊裝置由傳動齒輪、空心軸組成,傳動齒輪有鍵 與空心軸連接,傳遞扭矩,空心軸前端帶有卡頭,用于夾緊被測木質材料??招妮S后半部外 側設有螺紋,帶輪套裝在空心軸上,有螺紋與空心軸的螺紋配合。 信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置。本儀器的信號觸發(fā)裝置為位于左側空心軸內安裝 的芯軸。左側空心軸刨面為8字形,一孔安裝芯軸,空心軸有鍵與芯軸連接,傳遞扭矩,當 空心軸卡頭夾緊被測木質材料時,芯軸通過控制裝置的控制繼續(xù)軸向進給沖擊被測木質材 料,產生振動。另一孔安裝直徑較小的空心桿,刨面為o形,內鑲有傳感器,傳感器用于檢 測發(fā)射信號和接收信號。右側空心軸刨面為偏心o形,安裝與左側空心軸內規(guī)格相同的空 心桿,空心桿刨面為o形,內鑲有傳感器,傳感器用于檢測發(fā)射信號和接收信號。左右兩側空心桿幾何圓心在同一條水平線上,即左右兩側空心桿對稱安裝。傳感器即為本儀器的信 號檢測裝置。傳感器通過導線連接信號放大器,信號放大器通過導線連接快速傅里葉變換 (FFT)分析儀。 驅動及進給裝置。本儀器的驅動及進給裝置由電動機、變速箱、傳動軸、帶輪、皮
帶、蝸輪、蝸桿以及套裝在空心軸上的帶輪共同組成。通過機械傳動使木質材料的夾緊裝
置、信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置按設計預定的構想運動,以達到預期的目的。 控制裝置。控制裝置固定在機座上,通過制動驅動裝置來控制木質材料的夾緊裝
置、信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置的運動。 綜上,結合縱波傳播的檢測方法,通過使用本無損檢測儀器,就可以快速、簡便、準 確的測得木方、板方材以及原木木段的彈性模量。并且不破壞被測試件,從而提高了木質材 料的利用率。
圖1示出了縱波傳播試驗簡明示意圖。
圖2示出了右側夾緊裝置結構示意圖。
圖3示出了左側夾緊裝置結構示意圖。
圖4示出了右側空心軸刨面示意圖。
圖5示出了左側空心軸刨面示意圖。
圖6示出了驅動裝置結構示意圖。
圖7示出了本無損檢測儀器簡明主視圖。
圖中標號說明 101、被測木質材料;102、左側傳感器;103、左側信號放大器;104、快速傅里葉變 換(FFT)分析儀;105、右側信號放大器;106、右側傳感器。 201、卡頭;202、右側空心軸;203、空心桿;204、鍵;205、隔套;206、支撐軸承;
207、傳動齒輪;208、平鍵;209、隔套;210、推力軸承;211、帶輪;212、空心桿推力軸承;
213、支撐軸承。 301、芯軸;302、左側空心軸;303、芯軸推力軸承。 601、主電機;602、變速箱;603、傳動軸;604、機座;605、帶輪;606、皮帶;607、電 動機;608、蝸輪;609、蝸桿。 701、驅動裝置;702、左側夾緊裝置;703、右側夾緊裝置;704、驅動裝置;705、控制裝置。
具體實施例方式
以下結合附圖1-圖7對本發(fā)明的實施方式作詳細的敘述。 參考圖1、圖3以及圖7,本發(fā)明無損檢測儀器共分為機座604,控制裝置705,驅動 裝置701、704,木質材料的夾緊裝置702、703,信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置(芯軸301觸 發(fā)信號,傳感器102、傳感器106檢測信號)??刂蒲b置705通過控制驅動裝置701使木質材 料的夾緊裝置702、703夾緊被測木質材料試件。又,控制裝置705通過控制驅動裝置704, 使芯軸301軸向進給,沖擊被測木質材料101觸發(fā)信號。又,控制裝置705通過控制驅動裝置704,通過控制空心桿203使傳感器102、傳感器106檢測信號。 參考圖2、圖3、圖6以及圖7,圖中202、302分別是本發(fā)明中右側木質材料的夾緊 裝置703、左側木質材料的夾緊裝置702的右側空心軸和左側空心軸,左側空心軸302和右 側空心軸202外側均安裝有傳動齒輪207,有平鍵208與傳動齒輪207連接。其中左側空心 軸302內部安裝芯軸301,芯軸301有鍵204與左側空心軸302連接。左右兩側空心軸302、 202內部安裝空心桿203,空心桿203有鍵204與左右兩側空心軸302、202連接。左右兩側 空心桿203中間分別安裝有左側傳感器102、右側傳感器106。左右兩側空心軸302、202前 端均帶有卡頭201,左右兩側空心軸302、202后部外側設有螺紋,均套有帶輪211,帶輪211 內部有螺紋與左右兩側空心軸302、202的后半部配合。操作者運行控制裝置705,制動主電 機601通過變速箱602,使傳動軸603通過固定在機座604上的帶輪605,帶動皮帶606,使 套在左右兩側空心軸302、202上的帶輪211轉動。通過帶輪211的轉動,使帶卡頭201的 左右兩側空心軸302、202軸向移動,夾緊被測木質材料101。后,操作者運行控制裝置705, 制動電動機607,通過控制固定在機座604上的蝸輪608 、蝸桿609,控制安裝在左右兩側空 心軸302、202內的空心桿203,使空心桿203軸向進給貼緊被測木質材料IOI,使安裝在空 心桿203內的左右兩側傳感器102U06可以準確的檢測到觸發(fā)信號和接收信號。后,操作 者運行控制裝置705,制動電動機607,通過控制固定在機座604上的蝸輪608 、蝸桿609,控 制安裝在左側空心軸302內的芯軸301,使芯軸301軸向進給沖擊被測木質材料IOI,產生 振動,作為觸發(fā)信號。在左右兩側空心軸302、202的前部和后部分別安裝有支撐軸承206 和支撐軸承213,在前后軸承206、213和傳動齒輪207之間分別設有隔套205和隔套209, 在帶輪211兩側、空心桿203后端和芯軸301后端分別安裝有推力軸承210、推力軸承212 和推力軸承303,以承受軸向力。 按照如上方式通過左右兩側傳感器102U06所測得的發(fā)射信號和接收信號通過 左右兩側信號放大器103、105放大后傳到快速傅里葉變換(FFT)分析儀104,測得觸發(fā)信號 和接收信號的時間差,利用公式E二 P (L/T)2、計算出動態(tài)彈性模量。式中E是動態(tài)彈性 模量,P是試件的密度,L是試件長度,T是傳播時間。 本發(fā)明的技術范圍,不限于發(fā)明內容和具體實施方式
中的文字所述的范圍,也涉 及在本發(fā)明基礎上容易地置換后的范圍。
權利要求
一種木質材料在線無損檢測儀器,其特征在于,包括(1)機座支撐儀器,用于安裝和固定以下各裝置。(2)木質材料的夾緊裝置用于夾緊被測木質材料。(3)信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置本儀器的信號觸發(fā)裝置為位于左側空心軸內安裝的芯軸。通過機械沖擊產生機械波作為觸發(fā)信號。本儀器的信號檢測裝置為空心桿內鑲的傳感器,用于檢測發(fā)射信號和接收信號。傳感器通過導線連接信號放大器,信號放大器通過導線連接快速傅里葉變換(FFT)分析儀。(4)驅動及進給裝置本儀器的驅動及進給裝置由電動機、變速箱、傳動軸、帶輪、皮帶、蝸輪、蝸桿以及套裝在空心軸上的帶輪共同組成。通過機械傳動使木質材料的夾緊裝置、信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置按設計預定的構想運動,以達到預期的目的。(5)控制裝置控制裝置固定在機座上,通過制動驅動裝置來控制木質材料的夾緊裝置、信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置的運動。
2. 如權利要求1所述的木質材料在線無損檢測儀器,其特征在于木質材料的夾緊裝置由傳動齒輪、空心軸組成,傳動齒輪有鍵與空心軸連接,傳遞扭 矩,空心軸前端帶有卡頭,用于夾緊被測木質材料。空心軸后半部外側設有螺紋,帶輪套裝 在空心軸上,有螺紋與空心軸的螺紋配合。
3. 如權利要求1所述的木質材料在線無損檢測儀器,其特征在于信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置中,左側空心軸刨面為8字形,一孔安裝芯軸,空心軸有 鍵與芯軸連接,傳遞扭矩,當空心軸卡頭夾緊被測木質材料時,芯軸通過控制裝置的控制繼 續(xù)軸向進給沖擊被測木質材料,產生振動。另一孔安裝直徑較小的空心桿,刨面為O形,內 鑲有傳感器。右側空心軸刨面為偏心O形,安裝與左側空心軸內規(guī)格相同的空心桿,空心桿 刨面為O形,內鑲有傳感器。左右兩側空心桿幾何圓心在同一條水平線上,即左右兩側空心 桿對稱安裝。
全文摘要
木質材料在線無損檢測儀器涉及木質材料在線無損檢測,可測定木方、板方材以及原木木段的彈性模量從而評定其材質性能。通過控制裝置控制驅動及進給裝置,使被測木質材料的兩端被木質材料的夾緊裝置夾緊。信號的觸發(fā)與信號的檢測裝置可觸發(fā)信號以及檢測發(fā)射信號和接收信號。發(fā)射信號和接收信號被信號放大器放大后傳到快速傅里葉變換(FFT)分析儀,測得觸發(fā)信號和接收信號的時間差,利用公式可計算出動態(tài)彈性模量。從而對其材質進行評定。本儀器做到了不破壞被測試件的完整性,并且提高了勞動效率、降低了檢測成本、減輕了勞動強度。
文檔編號G01N29/22GK101696957SQ200910073089
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月26日 優(yōu)先權日2009年10月26日
發(fā)明者方業(yè)成, 胡英成 申請人:東北林業(yè)大學;