森林培育和立木材性质检测中应力波技术的应用

王喜平等人对168棵美国西部铁杉和西茄云杉进行了应力波现场测试，然后从中选取了56棵制作成无疵小试件，探讨了造林术对木材强度和物理力学性质的影响，以及应力波无损检测技术是否可以追踪这种影响，其结果是肯定的。

图12.4-5是立木现场检测的试验装置和现场检测完毕后从部分立木上截取的木段，以供制作无疵小试件，将立木的应力波检测结果与无疵小试件在力学实验机上的检测结果进行比较和相关性分析。其中，在现场检测中，经过实验发现，当应力波两传感器之间的距离为1.22m时，能够得到较好的检测结果，并且检测速度大大加快，而制作无疵小试件的树干长度为0.61m。

实验结果表明，应力波无损检测技术可以为立木性质的现场检测提供较为准确和可信的信息，应力波现场检测结果与无疵小试件的检测结果具有很好的相关性（见表12.4-18），造林技术中的疏伐对木材性质的影响可以用应力波检测出来，因为对于不同的造林措施，应力波现场检测结果与无疵小试件的检测结果具有相同的变化趋势，这说明应力波可以追踪活立木的性质，从而根据不同的需要制定相应的造林措施，因此应力波无损检测技术完全可以用于森林培育和活立木的性质检测中（见表12.4-19）。

图12.4-5 立木现场检测装置和制作无疵小试件的木段

（图12.4-5、表12.4-18及表12.4-19均来自XipingWang等的《Nondestructive Evaluation of Standing Trees with a Stress Wave Method》）

表12.4-18 立木及无疵小试件各项力学性能之间的相互关系

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注：1.对无疵小试件的测定依据标准ASTM D143（1998）。

2.MOE_d：应力波测得的动弹性模量；MOE_s：无疵小试件静弹性模量；MOR：断裂模数；r：相关系数；S_yx：剩余标准差。

表12.4-19 不同疏伐程度对动态和静态弹性模量的影响 （单位：MPa）

注：1.Harrisriver、Thorneriver、Alder creek、Tuxekan分别为四个不同的测试地点。

2.MOE_d：应力波测得的动弹性模量；MOE_s：无疵小试件静弹性模量，由静态方法测得。

3.每一个测试地点的MOE_d和MOE_s都按照从大到小的顺序排列，数字后面的字母表示不同的疏伐程度，其中：C—控制，L—轻度疏伐，M—中度疏伐，H—重度疏伐。