古树名木应力波断层成像诊断与评价技术研究.pdf

文档介绍：摘 要
古树名木是人类历史的 文化遗产, 堪称 “ 活的文物 ” 、 “ 国之瑰宝 ” , 但几乎所有
古树名木都有不同程度的腐朽 、 空心 、 断裂等危害, 然而由于缺乏有效的检测技术和保
护措施, 这些危害损蚀着古树 名木, 造成无可挽回的极大损失 。因此, 寻求一种快速 、
有效诊断树干内部缺陷技术及 评价方法已成为古树名木保护的首要前提 。应力波断层成
像技术是一种新的无损检测方 法, 通过检测应力波传播时间, 经波速计算并进行矩阵变
换和图像重构后, 最终以二维 或三维彩***像直观地显示树干内部缺陷情况 。国外应用
该技术对立木内部缺陷诊断与 评价已经取得初步成果 。 我国在这方面的研究仅有少数涉
及原木缺陷检测, 但至今古树名木诊断与评价研究尚未见报道 。
本文采用应力波断层成像技术, 以誉有 “ 活着的化石树 ” 之称的胡杨 (
) 作为目标树进行深入、系统地研究, 目的是把该技术运用到古树名木诊
断与评价当中, 为我国古树名 木的检测 、 修复及保护提供科学依据和先进技术 。主要研
究结论如下:
单路径应力波法能够对树干内部健康状况进行诊断, 是快速检测的有效方法 。在
评价中选用健康材平均波速作 为评价参考值时, 可以对树干健康状况进行判断, 但只能
对树干诊断为健康或非健康材 , 不能对缺陷类型进行准确区分 。应力波在树干断面沿顺
时针方向波速随检测角度增加呈先增加后降低趋势, 波速 ( ) 与检测角度 ( ) 回归方
程为: ( )。
应力波波速随传感器间角度变化而变化, 角度增加导致波速变化差异显著。传感
器间夹角为 时应力波传播时间和波速随空洞直径增加未呈现明显变化趋势, 方向
传播时间随空洞直径增加急速 增加, 而波速变化规律相反 。成功模拟了健康 、 空洞 、 开
裂和腐朽树干断面波前传播, 通过克立格插值法构建了波前三维立体图像, 构建的树干
断面波速二维图像与实际断面 情况有较高的相似性 。由髓心到树皮正常木波速比应拉木
波速高, 由髓心到树皮距离( )与波速( )回归方程为 : ( ) 。
波速随年龄增加而增加, 相关 性分析表明波速与年龄成对数关系, 相关性达到显著性水
平。
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3. 应力波断层成像能够对树干形状进行模拟 。断层二维图像能够对树干内部腐朽和
空洞进行有效诊断, 彩***像 中直观显示缺陷位置 、 大小和形状 。三维剖面图像能够对
树干内部缺陷情况进行多角度 诊断, 且检测结果与实际内部情况较为一致 。在检测腐朽
和空洞时发现腐朽和空洞难以 准确区分, 当开裂较小时, 断层二维图像能够对开裂部位
准确显示, 但开裂形状和大小与实际开裂情况存在差异。
波速随含水率降低而增加, 低于纤维饱和点, 波速增加幅度大 。高于纤维