应力波时间仪的研制及其应用

　　一、引言

　　我国的木材资源非常短缺，同时，浪费也相当严重。例如:在古建筑房屋修复中，将腐朽和好的木材全部替换;在人造板生产质量控制中，采用破坏板材 取样测试的方法。目前，在木材工业中力学性能参量测定时，都是通过取样后在实验室中测定得到，这样不仅费时而且浪费木材。由于木材是天然高分子化合物，变 易性很大，取样后测得的数据与实际尺寸构件的力学性能有差别。大尺寸材料的弹性模量是一个重要参量。因此，如何能实时、非破坏地测量得到是一项具有理论和 实际意义的工作。多年来人们进行了多方面的探索，如超声波法、声发射法以及应力波法等，认为应力波技术是一种有效和可靠的方法。但是，长期以来由于测量应 力波的速度较困难，因此限制了它在实际中的应用。所以，如何简便而可靠地测量应力波在材料中的传播速率是这种方法能否得到实际应用的关键，一般认为测量应 力波通过一定长度所用时间的方法是可行的.为此，研制了应力波时间间隔测量仪。实验表明，它在木材的腐朽探测、在线产品的质量控制等方面有广阔的应用前 景。

　　二、原理

　　作为一维波动理论在匀质材料中运用。当敲击材料的一端时，应力波即产生了，并且在材料中以一定的速度传播.应力波在材料中的传播速度与材料的物理与机械性能有着密切的关系。材料的弹性模量:

　　P是容易得到的，但是对于速度v我们却难以获得，因为必须要能测得应力波通过两定点S之间的时间间隔t。这样才能获得v=S/t。可见，时间间 隔t是一个重要的参量。为此我们研制了应力波时间间隔测量仪，它能方便而准确地测得时间间隔t.获得了应力波在材料中的传播速度，就可以对材料的物理及机 械性能进行评估.然而，木材及其制品即非匀质也非各向同性的物质，因此，严格地说一维波动理论的条件在木材及其制品中是不成立的.但是，研究表明作为在工 程上的应用，应力波的速率与木材及其制品的力学性能有很好的相关性，并能够作为检测的有力工具.例如，正常材料中应力波的速度大大高于腐朽材料中的应力波 速度.对于具有取向的材料，如纸张和定向纤维板，在其不同方向上其应力波的速度不同，通过这种方法可以获得具有取向材料的取向度.

　　P是容易得到的，但是对于速度我 们却难以获得，因为须要能测得应力波通过两定点S之间的时间间隔t。这样才能获得v=S/t。可见，时间间隔t是一个重要的参量。为此我们研制了应力波时 间间隔测量仪，它能方便而准确地测得时间间隔t.获得了应力波在材料中的传播速度，就可以对材料的物理及机械性能进行评估.然而，木材及其制品即非匀质也 非各向同性的物质，因此，严格地说一维波动理论的条件在木材及其制品中是不成立的.但是，研究表明作为在工程上的应用，应力波的速率与木材及其制品的力学 性能有很好的相关性，并能够作为检测的有力工具.例如，正常材料中应力波的速度大大高于腐朽材料中的应力波速度.对于具有取向的材料，如纸张和定向纤维 板，在其不同方向上其应力波的速度不同，通过这种方法可以获得具有取向材料的取向度.