基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制

方益明，蔺陆军，鲁植雄，冯海林

（1.南京农业大学 工学院，江苏 南京 210031；2.浙江农林大学 暨阳学院，浙江 诸暨 311800；3.浙江农林大学 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室，浙江 临安 311300）

基于空气耦合超声波的木材无损检测系统研制

方益明1，蔺陆军2,3，鲁植雄1，冯海林3

（1.南京农业大学 工学院，江苏 南京 210031；2.浙江农林大学 暨阳学院，浙江 诸暨 311800；3.浙江农林大学 浙江省林业智能监测与信息技术研究重点实验室，浙江 临安 311300）

空气耦合超声波不需要液态耦合剂，可以实现真正的非接触式无损检测，已成为一种可靠的木材无损检测技术，但国内还没有相应的检测设备。介绍了空气耦合超声波及成像技术的原理，研制了一种用于木材无损检测的空气耦合超声波扫描成像系统。详细介绍了超声波发射接收系统、龙门式扫描机械臂及其控制系统、上位机软件等模块的设计方法。设计的系统可以实现单轴精度为0.01 mm的二维扫描，最大扫描区域为500 mm×300 mm。还可以针对样本木材的特性，方便地设定空气耦合超声波的频率、幅度、增益等参数。采用水杉Metasequoia glyptostroboides实木板、杉木Cunninghamia lanceolata指接板进行了实验，空气耦合超声波信号的幅度对木材裂缝、节子以及密度变化等较为敏感。该系统生成的扫描图像可以清晰地反映样本木材中裂缝、节子以及指接处的位置、形状和大小等信息。该系统可以应用于木材裂缝、节子等缺陷的无损检测，也可以用于木材在平面内的密度分布检测。图10表1参15

木材科学与技术；……