超聲波檢測在木材內(nèi)部缺陷檢測中的應(yīng)用

1、超聲波技術(shù)及其應(yīng)用報告題目：超聲波檢測在木材缺陷檢測中的應(yīng)用碩士研究生：劉申 學(xué) 號：12S108012學(xué)科：機電控制報 告 日 期：2013年 5 月31超聲波技術(shù)及其應(yīng)用報告摘 要超聲波是具有很高頻率的機械波，其能量要遠大于一般意義上的聲波。隨著超聲波頻率的增大，其粒子性逐漸增強。超聲波具有方向性好、能量高、穿透能力強，并且表象出類似光波的折射和反射特性。利用這些優(yōu)點，超聲波被廣泛應(yīng)用于物體尺寸測量、內(nèi)部缺陷檢測以及組織結(jié)構(gòu)的辨別，在材料無損檢測、工件探傷和醫(yī)療上都有很廣泛的應(yīng)用。表面完好的木材，其內(nèi)部可能存在多種缺陷，如：孔洞、節(jié)子、裂縫、腐朽、腐變等。這種存在缺陷的樹木很容易被風(fēng)刮倒砸

2、到居民屋頂造成人員和財產(chǎn)損失；同時很多歷史建筑所使用的木質(zhì)結(jié)構(gòu)可能被蟲子危害，及時發(fā)現(xiàn)這些有問題的木質(zhì)結(jié)構(gòu)就可以避免不必要的損失。由此可見這些缺陷不僅對木材的質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，對人們的自身安全也有很大威脅。利用超聲波進行木材結(jié)構(gòu)的檢測，不需要非常復(fù)雜的設(shè)備，成本低，只需對木材進行簡單操作即可。木材是各項異性材料，其橫向和縱向的物理性質(zhì)有很大不同。而且木質(zhì)細胞結(jié)構(gòu)是大分子結(jié)構(gòu)，沿生長方向成長條形。因此超聲波在木材中的傳播情況與在金屬、復(fù)合材料中的情況有很大差別。當(dāng)木材中存在缺陷（比如孔洞）時，超聲波會在缺陷區(qū)域界面上反射并繞行，增大了超聲波的行程。超聲波在木材中的衰減速度很快，因此缺陷的存在會引

3、起接受超聲波的各種參數(shù)的變化如：幅值、頻率等。利用這些變化，我們可以判斷出木材中孔洞存在的位置和空洞的大小。關(guān)鍵詞：超聲波檢測；木材缺陷；孔洞；木質(zhì)結(jié)構(gòu)；目錄摘 要I目錄II1.1 超聲波檢測11.1.1 超聲波概述11.1.2 超聲波檢測11.2 木材檢測概述21.2.1 木材檢測的背景21.2.2 木材無損檢測的方法21.3 國內(nèi)外情況分析31.3.1 國外情況31.3.2 國內(nèi)情況41.4 超聲波檢測木材缺陷的原理41.4.1 超聲波檢測的原理41.4.2 超聲波檢測木材缺陷的基本原理51.5 超聲波檢測系統(tǒng)與試件制備51.6 檢測過程71.6.1 對試樣的劃分71.6.2 傳播曲線的繪

4、制71.6.3 空洞缺陷大小對原木橫截面內(nèi)超聲波傳播場的影響91.7 基于超聲波傳播場的原木橫截面二維缺陷辨識圖11結(jié)論13參考文獻14I- -不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印13- -1.1 超聲波檢測1.1.1 超聲波概述 超聲波是指超聲波是頻率高于20千赫茲的聲波，它是由機械振動源在彈性介質(zhì)中激發(fā)的一種機械振動波，其實質(zhì)是以應(yīng)力波的形式傳遞振動能量。超聲波的波長很短，因此超聲波的粒子性比一般聲波明顯的多。它能像光波一樣沿一定的方向進行傳播，對于大多數(shù)介質(zhì)具有很強的穿透能力，比如在一些金屬材料中，其穿透能力可達數(shù)米。由于超聲波的工作頻率遠高于一般聲波，超聲波具有遠大于聲波的能量。超聲波

5、在兩種不同介質(zhì)中傳播時，能像光波一樣在界面發(fā)生反射、折射和波型轉(zhuǎn)換。利用超聲波在介質(zhì)中傳播時這些物理現(xiàn)象，經(jīng)過巧妙的設(shè)計，使超聲檢測工作的靈活性、精確度得以大幅度提高。 超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，達到一定程度的聲功率就可在液體中的物體界面上產(chǎn)生強烈的沖擊產(chǎn)生“空化現(xiàn)象”從而引出了“功率超聲應(yīng)用技術(shù)”例如“超聲波清洗”、“超聲波鉆孔”、“超聲波去毛刺”（統(tǒng)稱“超聲波加工”）等。利用強功率超聲波的振動作用，還可用于例如塑料等材料的“超聲波焊接”。1.1.2 超聲波檢測 利用超聲波在物體中的多種傳播特性：例如反射與折射、衍射與散射、衰減、諧振以及聲速等的變化，可以測知許多物體的尺寸、表面與內(nèi)部缺陷、

6、組織變化等等，因此是應(yīng)用最廣泛的一種重要的無損檢測技術(shù)。例如用于醫(yī)療上的超聲診斷（如B超）、海洋學(xué)中的聲納、魚群探測、海底形貌探測、海洋測深、地質(zhì)構(gòu)造探測、工業(yè)材料及制品上的缺陷探測、硬度測量、測厚、顯微組織評價、混凝土構(gòu)件檢測、陶瓷土坯的濕度測定、氣體介質(zhì)特性分析、密度測定等。 超聲檢測設(shè)備和器材包括：超聲波檢測儀、探頭、試塊、 耦合劑和機械掃查裝置等。超聲檢測儀和探頭對超聲檢測系統(tǒng)的性能起著關(guān)鍵性的作用，是產(chǎn)生超聲波并對經(jīng)材料中傳播后的超聲波信號進行接收、處理、顯示的部分。耦合劑就是為了改善探頭和試件間聲能的傳遞而加在探頭和檢測面之間的液體薄層。耦合劑可以填充探頭與試件間的空氣間隙，使超聲

7、波能夠傳入試件。試塊用于對檢測系統(tǒng)進行校準(zhǔn)，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與重復(fù)性、可比性。由這些設(shè)備組成一個綜合的超聲檢測系統(tǒng)，系統(tǒng)的總體性能不僅受到各個分設(shè)備的影響，還在很大程度上取決于它們之間的配合。1.2 木材檢測概述1.2.1 木材檢測的背景我國人均森林覆蓋率不高，森林資源早期被嚴(yán)重采伐。但隨著我國改革開放進程的向前推進，經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民對生活水平要求的提高，我國對木材需求量呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢，木材的供應(yīng)量遠不能滿足市場對木材的需求量。在現(xiàn)代人居環(huán)境中，存在著大量樹木，它們雖然看起來的還郁郁蔥蔥，但有的內(nèi)部已經(jīng)存在類似孔洞等的嚴(yán)重腐朽缺陷，這些存在孔洞缺陷的樹木如果遇大風(fēng)，存在傾倒的危

8、險。這有對人的生命和財產(chǎn)以及給社會造成了威脅。另外，分布在世界各地的木制建筑，由于長期的使用，以及木材的蟲蛀和腐朽作用，也需要維修和保護。為充分利用好森林資源，提高人們對木材利用率和保護人的生命及財產(chǎn)的需要，同時也是對木結(jié)構(gòu)等世界遺產(chǎn)作合理的保護與維修等工作的需要，方便和可靠的檢測方法是不可缺少的。1.2.2 木材無損檢測的方法木材的檢測技術(shù)是一門發(fā)展?jié)摿艽蟆⒕C合性強、集科技和制造技術(shù)為一體的非破壞性或微破壞性檢測技術(shù)。木材的無損檢測技術(shù)作為保護森林、保持全球生態(tài)和氣候穩(wěn)定工作的重要組成技術(shù)，也越來越多的被重視起來。已經(jīng)被應(yīng)用的木材缺陷檢測技術(shù)有：基于機械波的應(yīng)力波和超聲波檢測技術(shù)、應(yīng)力阻抗

9、技術(shù)、射線技術(shù)、微波技術(shù)和核磁共振技術(shù)等。無損檢測技術(shù)雖然都已應(yīng)用于木材缺陷等方面的檢測，多年來也取得一定的成績，但由于木材檢測工作有很多是現(xiàn)場檢測，以上的技術(shù)手段都存在許多使用不便的方面，而超聲波檢測技術(shù)，基于檢測成本低和有利于現(xiàn)場檢測等因素，使其應(yīng)用廣泛。1.3 國內(nèi)外情況分析1.3.1 國外情況 日本學(xué)者角谷和男，于1965年用超聲波檢測法對日本柳杉、山毛樣、日本赤松等樹種氣干材的各種內(nèi)部缺陷(包括不同形狀和大小的內(nèi)部孔洞、不同程度的內(nèi)部腐朽以及深入內(nèi)部的木節(jié))與波速之間的關(guān)系進行較細致的研究。 美國木材檢測從業(yè)人員在上世紀(jì)八十年代對加拿大云杉、紅松、美國白樺、紅柞四個樹種進行研究，得出

10、這四個樹種順木纖維和橫木纖維的超聲信號衰減系數(shù)。對美國白樺腐朽程度的檢測結(jié)果表明：頻率為0.25MHz的超聲波能判別距樹干表面45mm深的內(nèi)腐，如深度再大，則需要更低的頻率。日本的有田紀(jì)史雄等人1986年用超聲波技術(shù)檢測木柱的腐朽情況，主要是通過超聲波在木柱中的傳播時間和傳播速度不同來判別木柱的內(nèi)腐、邊腐程度。 1993年以后，日本的小玉泰羲用超聲波反射法和超聲波聲速的變化分別對木材的隱含結(jié)子進行檢測。Wilcox(1955)、Patton-Mallory(1990)、 Bauer(l991)、Lemaster(1993)等人也分別用聲一超聲技術(shù)對木材及木質(zhì)復(fù)合材料的腐朽程度和生物缺陷等進行測

11、試，認(rèn)為隨著腐朽程度的增加，超聲波速度將減小，同時衰減也增大；波速的改變同樣受樹種的影響。 1997年，Hokfsil應(yīng)用超聲波技術(shù)對存在缺陷的中密度纖維板進行檢測。結(jié)果得到能反映木材缺陷位置的超聲波圖像，效果較好。該方法可以有效的提高鋸材率。 2004年，Machado等通過利用聲-超聲掃描技術(shù)自動識別板材節(jié)子缺陷。通過對有無節(jié)子缺陷超聲波波形的分析，得出運用超聲波技術(shù)可以對木材內(nèi)節(jié)子進行識別。但識別的成功率主要取決于試件的尺寸。 2006年，Kim等利用超聲波層析成像系統(tǒng)對內(nèi)部存在腐朽的原木樣本進行檢測，確定了原木內(nèi)部腐朽的位置和大小。 2008年，Lin等采用超聲波層析成像技術(shù)對活立木的

12、內(nèi)部缺陷的位置和大小進行檢測。但檢測結(jié)果精度不高，效果并不理想，且其基礎(chǔ)理論研究不足。1.3.2 國內(nèi)情況 2005年，林文樹等分別采用超聲波和應(yīng)力波兩種方法對有無缺陷的木材進行了對比檢測。主要對比分析了波在木材中傳播參數(shù)及彈性模量的變化，并通過這些參數(shù)的相應(yīng)變化來判斷木材內(nèi)部是否存在缺陷及缺陷的嚴(yán)重程度等。研究結(jié)果表明，超聲波更適用于檢測木材內(nèi)部腐朽、孔洞和節(jié)子等對木材密度影響較大的缺陷，而應(yīng)力波更適用于檢測尺寸較大的內(nèi)部腐朽和孔洞等缺陷。2005年，楊慧敏等應(yīng)用超聲波功率譜技術(shù)對木材缺陷位置及大小進行了定量檢測。她研究了超聲功率譜譜峰位置及高度與空洞大小之間的關(guān)系，運用頻譜分析和小波分析處

13、理超聲波檢測信號，提取能表征木材缺陷信息頻率及能量衰減量，由小波包分解后，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入?yún)?shù)。通過訓(xùn)練，達到定量檢測缺陷位置及大小的目的。研究結(jié)果表明，頻譜分析可以區(qū)分木材內(nèi)部孔洞缺陷的大小和個數(shù)，但對缺陷位置的判定效果并不理想。2006年，齊魏等運用超聲波木材檢測技術(shù)與小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方法研究了如何識別木材內(nèi)部缺陷。首先由小波包對超聲檢測信號進行分解，提取能量變化量最大的節(jié)點小波包系數(shù)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入，通過訓(xùn)練，達到缺陷識別的目的。研究結(jié)果表明，該方法的缺陷識別精度可達99%以上。2010年，劉鐵男將超聲波衰減成像技術(shù)應(yīng)用于原木橫斷面缺陷檢測，以期達到對立木內(nèi)部缺陷進行定量檢測的目

14、的。將射線追蹤技術(shù)引入到層析算法中，由軟件計算得出系數(shù)矩陣和走時矩陣，并由SIRT重建算法獲得成像方程，通過數(shù)值模擬仿真，得到衰減成像和走時成像的二維圖像。1.4 超聲波檢測木材缺陷的原理1.4.1 超聲波檢測的原理超聲缺陷檢測是利用超聲波在聲介質(zhì)中的波動原理，根據(jù)超聲波傳播過程中的反射、折射和散射等現(xiàn)象，推導(dǎo)出存在聲傳播介質(zhì)中的缺陷，超聲波在介質(zhì)中傳播形成了一個聲場，充滿聲波的空間稱為聲場，常用聲壓!聲強!聲阻抗等幾個特征量來描述聲場特征。聲壓是指在有聲波傳播的介質(zhì)中某一點在某一瞬間所具有的壓強與沒有聲波存在時該點靜壓強之差稱為聲壓；聲強是指在垂直聲波傳播方向上，單位面積在單位時間內(nèi)所通過的

15、聲能量。超聲波隨著傳播距離的增加，聲能量有減小的趨勢。超聲波的衰減反映在波形曲線上是幅值的減小。超聲波在傳播過程中，如果遇到介質(zhì)不同的物質(zhì)時(也就是介質(zhì)的聲阻抗有變化的區(qū)域)就會出現(xiàn)超聲波傳播方式的改變這些現(xiàn)象與介質(zhì)聲阻抗大小密切相關(guān)。1.4.2 超聲波檢測木材缺陷的基本原理如果超聲波在傳播路徑上存在缺陷，超聲波會出現(xiàn)反射、折射和散射等現(xiàn)象，傳播的路徑有所改變，傳播時間延長，使計算獲得的傳播速度降低。由此，可以根據(jù)超聲波波速的變化來檢測木材缺陷。對于有缺陷的木材試樣，其超聲頻譜信號不同于正常木材試樣的頻譜，可采用超聲頻譜分析法來判斷缺陷的大小，配合接收超聲波首波的幅值與超聲波傳播中的衰減率的關(guān)

16、系，以及超聲波的波速或傳播時間與被測體的性質(zhì)有關(guān)，綜合判定缺陷的大小和位置以及結(jié)構(gòu)的變化。1.5 超聲波檢測系統(tǒng)與試件制備本文的檢測設(shè)備選用武漢巖土力學(xué)研究所生產(chǎn)的RSM-SYS型智能超聲波檢測儀（如圖1所示）。該檢測儀的各項參數(shù)可在內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集軟件的交互式界面上完成。信號采集方式有兩種：一種是自動采集；另一種是手動采集。采集的信號可直接進行存儲并在檢測系統(tǒng)上直接進行分析。也可將信號傳輸?shù)接嬎銠C上，使用同樣的分析系統(tǒng)進行簡單的信號分析。雖然系統(tǒng)可進行波形的頻譜分析，但是其精度不能滿足測試的需要，仍然要借助其它的數(shù)學(xué)工具對數(shù)據(jù)進行處理和分析。圖1 超聲波檢測參數(shù)設(shè)置界面圖 試驗材料的樹種為楓禪

17、。取自哈爾濱方正縣紅興林場。將楓樺立木伐倒后加工成原木，并從大頭截取厚度l0cm左右的原木段作為試驗材料，其橫斷面直徑約為38cm。選取的試驗材料需為無明顯節(jié)子、裂紋、腐朽等缺陷的完好試樣，且原木段外形輪廓接近圓形。試驗完成后，為了方便與后續(xù)進行的空洞檢測試驗結(jié)果做對比，排除含水率變化對測量結(jié)果的影響，需要將試驗材料用塑料袋封好并放于低溫冰箱中進行保存。將試驗儀器和試件連接在一起如圖2所示。 圖2 超聲波檢測系統(tǒng)連接圖圖 圖3 測試原木橫截面示意圖1.6 檢測過程1.6.1 對試樣的劃分 為了研究超聲波在無缺陷原木橫斷面內(nèi)的傳播規(guī)律，采用劃分均布網(wǎng)格測點的方法對已加工好的原木段進行測量。如圖2

18、所示。先在距離原木上橫截面1cm處的木段輪廓圓周上選取一點作為發(fā)射點1，以原木髓心為中心，發(fā)射點1到髓心的連線為縱坐標(biāo)y軸，以過髓心并垂直于y軸方向的直線為x軸分別畫線，在此基礎(chǔ)之上，以4cm長度為基準(zhǔn)，平行于x、y軸劃分網(wǎng)格，如圖3所示。為排除樹皮對超聲波衰減作用的影響，將所選取的發(fā)射點處的原木段的樹皮去掉，將發(fā)射探針固定于此，并使發(fā)射探針與原木的橫截面保持平行。令接收探針分別放置于各網(wǎng)格交點處進行測量。在測量過程中，應(yīng)始終保持接收探針的指向與發(fā)射探針指向相對平行，并且與圓盤截面呈45度傾斜角度方向放置，以消除在測量過程中由于兩探針之間的指向性不同所造成的誤差。因為本次試驗測量的是原木段的橫

19、截面，其表面輪廓大致呈圓形，且發(fā)射點1是在圓周表面隨機選取，比較具有代表性，故由此試驗即可反映出超聲波在原木橫截面內(nèi)的傳播情況，無需再進行其他方向的測試。1.6.2 傳播曲線的繪制 運用MATLAB軟件編寫程序，實現(xiàn)超聲波傳播曲線的繪制步驟如下； 1. 建立坐標(biāo)系并按坐標(biāo)整理數(shù)據(jù)。以原木髓心為原點，沿用測試原木時建立的x軸和y軸，在橫截面中建立坐標(biāo)系，把所測的各網(wǎng)格點的坐標(biāo)值(x、y）計算出來，并以各點對應(yīng)的超聲波傳播時間為工值，將x、y和z值以矩陣的形式列在data中，作為待分析的基本數(shù)據(jù)。 2. 超聲波傳播曲線的繪制。確定data矩陣后，調(diào)用meshgrid命令以兩個坐標(biāo)軸上的點為兩數(shù)組生

20、成網(wǎng)格，基于各點處的傳播時間z值，釆用griddata插值命令進行二維插值，實現(xiàn)曲線更加精細光滑，運用contour函數(shù)繪圖，并用clable命令對曲線迸行標(biāo)注。 3. 原木橫截面輪廓曲線的繪制。完成了傳播曲線的繪制，只需再畫出原木橫截面的圓形輪廓即可。調(diào)用find函數(shù)找到圓截面區(qū)域之外的點，使其值為空值NaN，之后用plot畫圖命令在空值與有效的值邊界繪制出一個圓形輪廓添加到曲線中即可。 表1為發(fā)射探針位于1點時所測得的各坐標(biāo)點處接收到的超聲波傳播時間。由表1中數(shù)據(jù)和1.6.2中所述數(shù)據(jù)處理步驟繪制超聲波在無缺陷原木橫截面中的傳播軌跡見圖4。 由圖4可見，在x軸0點處發(fā)射的超聲波大致是呈以該

21、點為中心的較平滑的圓弧形曲線逐漸向外散播，猶如水波蕩樣開般，亦如模擬出的電磁場曲線。由此，也驗證了理論部分所分析的超聲波在原木中傳播時的是以場的形式由近及外向遠處擴散傳播，其傳播軌跡形狀是“一簇”不斷向外輻射的圓弧曲線。圖6為基于超聲波在完好無缺陷原木橫截面內(nèi)傳播軌跡所模擬出的傳播場圖，以此來更加形象、直觀地展示原木橫截面內(nèi)的超聲波傳播場。接收點坐標(biāo)時間接收點坐標(biāo)時間接收點坐標(biāo)時間接收點坐標(biāo)時間(8，-16)145(-4，-8)153(0，0)182(4，8)280(4，-16)103(-8，-8)173(-4，0)212(0，8)260(0，-16)78(-12，-8)201(-8，0)22

22、8(-4，8)280(-4，-16)102(-16，-8)276(-12，0)255(-8，8)281(-8，-16)150(16，-4)266(-16，0)271(-12，8)293（-12，-12）189(12，-4)235(16，4)308(-16，8)321(-8，-12)164(8，-4)196(12，4)286(12，12)339(-4，-12)138(4，-4)180(8，4)265(8，12)327(0，-12)95(0，-4)153(4，4)250(4，12)314(4，-12)132(-4，-4)184(0，4)229(0，12)299(8，-12)166(-8，-4)20

23、3(-4，4)244(-4，12)315(12，-12)190(-12，-4)228(-8，4)246(-8，12)326(16，-8)265(-16，-4)254(-12，4)269(-12，12)338(12，-8)201(16，0)282(-16，4)295(4，16)351(8，-8)173(12，0)256(16，8)326(0，16)345(4，-8)155(8，0)238(12，8)299(-4，16)349(0，-8)126(4，0)216(8，8)287表1 發(fā)射探針位于1點時測得的各坐標(biāo)點處接收到的超聲波傳播時間() 圖4超聲波在無缺陷原木段中的傳播軌跡曲線 圖5原木橫截面

24、內(nèi)超聲波傳播場1.6.3 空洞缺陷大小對原木橫截面內(nèi)超聲波傳播場的影響以髓心為圓心，以4cm為直徑在楓樺圓盤中心挖出通孔，如圖6所示。首先將發(fā)射探針固定在原發(fā)射點，接收探針分別置于各網(wǎng)格點處，按照1.6.2中所述方法逐點進行測試。為了進行后續(xù)的缺陷辨識，也為了使測量結(jié)果更有說服力，能從各個方向反映缺陷信息，令此發(fā)射點為發(fā)射點1，將原盤繞髓心軸逆時針旋轉(zhuǎn)90度，作為第二個發(fā)射點位置，以同樣的方法，將2處樹皮去掉，距離圓盤上橫截面1cm處固定發(fā)射探針于2點，在各個網(wǎng)格交點處呈45度角平行于發(fā)射探針方向安置接收探針，進行測量。之后再以髓心為中心，分別進行兩次90度逆時針旋轉(zhuǎn)，作為發(fā)射點3、4的位置，

25、以同樣的方法測量發(fā)射點3、4到各網(wǎng)格點的傳播時間。 圖6空洞缺陷4cm樣本實物 圖7發(fā)射點及網(wǎng)格測點布置示意圖圖8 空洞直徑為4cm時超聲波傳播場圖1.7 基于超聲波傳播場的原木橫截面二維缺陷辨識圖 主要的超聲二維成像思想是，通過從不同發(fā)射點對含空洞缺陷原木進行測量，由所測數(shù)據(jù)可生成不同方向的超聲傳播場圖，這些傳播場圖能從各個方向上反映缺陷的信息。則將這些傳播場圖進行疊加就可以得到能反映缺陷各個方面信息的二維圖像，通過疊加后的圖像能夠簡便、直觀地判定缺陷在原木橫斷面內(nèi)的位置及其大小和形狀。 應(yīng)用MATLAB，將所需疊加的各幅圖像的源程序全部都粘貼于同一個M文件中，通過hold on命令逐步解讀

26、每一段圖像生成程序，使原來的各幅圖像依次在同一張新圖像中顯示，最終生成總的疊加圖。 圖8中a、b、c、d四個方向的傳播場圖疊加所生成的疊加圖9。在該圖中依舊可見圖8中四幅傳播場圖的軌跡曲線，包括四個方向上在遇到缺陷之前的有規(guī)律的傳播場曲線以及在超聲波傳播過了缺陷之后中間部分發(fā)生凹陷的傳播場曲線，二者由于疊加交錯顯示在圖9這幅總疊加圖中，使圖像靠近邊緣處的線條稍顯雜亂且無規(guī)律可循。但在圖像中心位置處的線條是呈以近似直線的形狀橫豎密集交叉成方形網(wǎng)格狀，此處即為缺陷所在位置處，方形網(wǎng)格狀區(qū)域的面積大小及位置即表征了真實缺陷的大小面積及位置等。此時，只需要將方形網(wǎng)格區(qū)域的邊界確定并表示出來，即可達到對

27、缺陷進行定量判別的目的。已知缺陷區(qū)域是完好傳播場遇到缺陷后發(fā)生扭曲變形疊加而得，故缺陷邊界的確定只需找到各方向開始變形的傳播場曲線邊界即可。由于各傳播場曲線只是一種數(shù)值化的形象表示，剛發(fā)生變形的曲線也不能代表缺陷邊緣，所以在這里選取剛剛發(fā)生變形的曲線變形部分與之相鄰的完好曲線的中間點作為缺陷的邊緣點，將各個方向的邊緣點找到。通過運用插入命令的繪制橢圓功能，在疊加圖中將各個邊緣點連接并在圖片中標(biāo)出，如圖11所示，此時的方形網(wǎng)格狀區(qū)域基本都包括在小圓內(nèi)，而此時的小圓即代表了由疊加圖所判定出的空洞缺陷，小圓的大小及在整個大圓中的位置即代表了空洞缺陷在原木橫截面內(nèi)的大小和位置。由圖10和實物圖對比可見，由疊加圖判定出的空洞缺陷特征與真實情況下的空洞缺陷信息非常相吻合。因此，可證明應(yīng)用傳播場疊加的方法辨識缺陷具有可行性，并且辨識的精確度較高。 圖9 傳播場疊加圖 圖10 缺陷辨識圖 用同樣的方法可以做出孔洞為8cm、12cm、16cm、20cm時候的缺陷識別圖。為了方便對所判定的空洞缺陷大小與真實情況下的缺陷大小進行定量對比分析，并進一步利用公式 驗證應(yīng)用缺陷辨識圖對缺陷進行判定的精確度，列于表2中。表2 實際缺陷面積與判定所得缺陷面積對比結(jié)論結(jié)論是對整個報告主要成果的總結(jié)。并指出今后進一步在本研