具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置的制造方法
【專利摘要】具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置。本實(shí)用新型涉及一種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置。所述的電磁鐵裝入電磁鐵外殼體內(nèi)，所述的電磁鐵外殼體的底端通過螺栓連接電磁鐵上殼體，所述的電磁鐵外殼體的頂端通過螺栓連接傳感器上殼體，所述的傳感器上殼體與傳感器外殼體之間夾有圓形平膜片Ⅰ，所述的傳感器上殼體與傳感器外殼體之間通過螺紋連接，所述的傳感器外殼體與傳感器下殼體之間夾有圓形平膜片Ⅱ，所述的傳感器外殼體與傳感器下殼體之間通過螺紋連接，所述的圓形平膜片Ⅰ與所述的圓形平膜片Ⅱ之間設(shè)置傳動桿，所述的傳動桿還穿過質(zhì)量塊，所述的傳感器下殼體通過螺栓連接尖椎體。本實(shí)用新型用于木材應(yīng)力波無損檢測。
【專利說明】
具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的木材應(yīng)力波無損檢測的基本原理是:兩個傳感器確定穿過木材中應(yīng)力波的 路線，通過使用小錘敲擊一側(cè)釘入木材緊中的起始傳感器，產(chǎn)生應(yīng)力波，經(jīng)木材傳送被另一 側(cè)的終止傳感器，然后經(jīng)控制器捕捉傳感器發(fā)出的和接收脈沖信號，測得應(yīng)力波在木材中 的傳播時間，得到應(yīng)力波的傳播速度，從實(shí)現(xiàn)對木材內(nèi)部缺陷進(jìn)行評估。
[0003] 目前，在進(jìn)行木材缺陷檢測時，實(shí)驗(yàn)人員通常是用小錘敲擊固定在木材上的傳感 器;在敲擊這一過程中，具有很多不確定因素，如小錘與傳感器的接觸面積、敲擊力度、敲擊 角度、小錘與傳感器接觸時間等。這些不確定因素使得檢測到的應(yīng)力波傳播時間會有人為 誤差，難以真實(shí)反映木材的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響了對被測木材內(nèi)部缺陷的評估結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實(shí)用新型的目的是提供一種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，該 裝置通過電磁鐵以恒力自動擊發(fā)對傳感器進(jìn)行激勵，可以消除實(shí)驗(yàn)人員手持小錘敲擊應(yīng)力 波傳感器所帶來的敲擊力量、敲擊角度等不確定因素，從而使檢測到的信號能夠更加真實(shí) 反映出木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高測量精度。
[0005] 上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其組成包括:電磁鐵11、傳動 桿8，所述的電磁鐵11裝入電磁鐵外殼體2內(nèi)，所述的電磁鐵外殼體2的底端通過螺栓連接電 磁鐵上殼體1，所述的電磁鐵外殼體2的頂端通過螺栓連接傳感器上殼體3,所述的傳感器上 殼體3與傳感器外殼體5之間夾有圓形平膜片14,所述的圓形平膜片14上粘貼PVDF壓電薄 膜，所述的傳感器上殼體3與傳感器外殼體5之間通過螺紋連接，所述的傳感器外殼體5與傳 感器下殼體9之間夾有圓形平膜片II12,所述的圓形平膜片II12上粘貼PVDF壓電薄膜，所述 的傳感器外殼體5與傳感器下殼體9之間通過螺紋連接，所述的圓形平膜片14與所述的圓形 平膜片II12之間設(shè)置傳動桿8,所述的傳動桿8還穿過質(zhì)量塊7,所述的質(zhì)量塊7與所述的傳 動桿8之間通過六角螺母6固定，所述的傳感器下殼體9通過螺栓連接尖椎體10。
[0007] 所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的圓形平膜片14開有 圓心孔113，所述的圓形平膜片n 12開有圓心孔n 14，所述的圓心孔113與所述的圓心孔n 14內(nèi)分別穿過所述的傳動桿8的兩端。
[0008] 所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的質(zhì)量塊7固定在所 述的傳動桿8的中間位置。
[0009] 所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的尖椎體10的角度是 8度。
[0010] 有益效果：
[0011] 1.本實(shí)用新型將具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置扎入被測木材中， 電磁鐵電源線接通自動擊發(fā)裝置電源，閉合開關(guān)后電磁鐵擊打傳感器上殼體，產(chǎn)生應(yīng)力波， 應(yīng)力波傳送到木材中，再由被測木材另一側(cè)的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝 置接收應(yīng)力波。
[0012] 2.本實(shí)用新型的尖椎體配合傳動桿、圓形平膜片n、圓形平膜片I與質(zhì)量塊使用傳 動應(yīng)力波通過電磁鐵供應(yīng)力波源來完成頻率、速度可控的敲擊。
[0013] 3.本實(shí)用新型可以消除實(shí)驗(yàn)人員手持小錘敲擊應(yīng)力波傳感器所帶來的敲擊力量、 敲擊角度等不確定因素，從而使檢測到的信號能夠更加真實(shí)反映出木材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提高測 量精度。
【附圖說明】 [0014] ：
[0015] 附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 附圖2是本實(shí)用新型的電源電路圖。
[0017] 附圖3是本實(shí)用新型的PVDF壓電薄膜粘貼示意圖。
【具體實(shí)施方式】 [0018] ：
[0019] 實(shí)施例1
[0020] -種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其組成包括:電磁鐵11、傳動 桿8，所述的電磁鐵11裝入電磁鐵外殼體2內(nèi)，所述的電磁鐵外殼體2的底端通過螺栓連接電 磁鐵上殼體1，所述的電磁鐵外殼體2的頂端通過螺栓連接傳感器上殼體3,所述的傳感器上 殼體3與傳感器外殼體5之間夾有圓形平膜片14,所述的圓形平膜片14上粘貼PVDF壓電薄 膜，所述的傳感器上殼體3與傳感器外殼體5之間通過螺紋連接，所述的傳感器外殼體5與傳 感器下殼體9之間夾有圓形平膜片II12,所述的圓形平膜片II12上粘貼PVDF壓電薄膜，所述 的傳感器外殼體5與傳感器下殼體9之間通過螺紋連接，所述的圓形平膜片14與所述的圓形 平膜片II12之間設(shè)置傳動桿8,所述的傳動桿8還穿過質(zhì)量塊7,所述的質(zhì)量塊7與所述的傳 動桿8之間通過六角螺母6固定，所述的傳感器下殼體9通過螺栓連接尖椎體10。
[0021] 實(shí)施例2
[0022]實(shí)施例1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的圓形平膜 片14開有圓心孔113,所述的圓形平膜片n 12開有圓心孔n 14,所述的圓心孔113與所述的 圓心孔n 14內(nèi)分別穿過所述的傳動桿8的兩端。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 實(shí)施例1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的質(zhì)量塊7固 定在所述的傳動桿8的中間位置。
[0025] 實(shí)施例4
[0026] 實(shí)施例1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，所述的尖椎體10 的角度是8度。
[0027] 具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置的原理是:在被測木材的兩側(cè)分別 釘入一個具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，將其中一側(cè)裝置中的電磁鐵(11) 與自動擊發(fā)裝置電源相連接，電磁鐵(11)擊打傳感器殼體，傳感器產(chǎn)生應(yīng)力波，傳感器內(nèi)部 的質(zhì)量塊(7)受傳感器振動的影響上下振動，使得圓形平膜片產(chǎn)生形變，粘貼在圓形平膜片 上的PVDF壓電薄膜也發(fā)生形變，并且產(chǎn)生電荷信號輸出。產(chǎn)生應(yīng)力波經(jīng)木材傳送，被測木材 另一側(cè)的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置接收，也發(fā)生振動，同樣將產(chǎn)生電 荷信號輸出。兩路電荷信號，經(jīng)過電荷放大、電壓放大和低通濾波，傳送給微控制器，并對信 號進(jìn)行時域或頻域分析處理，實(shí)現(xiàn)木材中缺陷的應(yīng)力波無損檢測。
[0028] 4.所述具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置的電荷靈敏度的計算如下： 當(dāng)PVDF壓電薄膜受到機(jī)械應(yīng)力作用時，其表面就會產(chǎn)生電荷，所產(chǎn)生電荷密度的大小與所 施加的機(jī)械應(yīng)力的大小成線性關(guān)系，所受的機(jī)械應(yīng)力在敏感質(zhì)量一定的情況下與加速度值 成正比，所以PVDF壓電薄膜受力后產(chǎn)生的電荷與所感受的加速度值成正比。
[0029] sp ： 0 = ckma = Sex?
[0031] 式中：Q:應(yīng)力波傳感器輸出的電荷
[0032] 邊I:應(yīng)力波傳感器的壓電系數(shù)
[0033] m:質(zhì)量塊(7)質(zhì)量 [0034] a:所受振動加速度值
[0035] 額應(yīng)力波傳感器的電荷靈敏度
[0036] PVDF壓電薄膜承受單位振動加速度值輸出電荷量的多少，稱為電荷靈敏度驗(yàn)|，常 用單位為_'(皮庫倫/加速度）。
[0037] 5 .所述具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置的自動擊發(fā)裝置電源電路 原理是：自動擊發(fā)裝置的擊發(fā)動作取決于三極管是截止或否飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
[0038]三極管應(yīng)有兩個可區(qū)分狀態(tài)，通常這兩個狀態(tài)是截止?fàn)顟B(tài)飽和狀態(tài)，在外輸入信 號控制下，從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài)，當(dāng)輸入崎為高電平時，為了使三極管處于飽和狀 態(tài)，應(yīng)滿足飽和條件:％夢愈.fe
[0039]為了使三極管處于可靠飽和狀態(tài)，應(yīng)有一定飽和深度，通常應(yīng)飽和系數(shù)為：
[0041 ]當(dāng)控制信號為高電平時，三極管VT截止，繼電器K斷開，自動擊發(fā)裝置不上電。當(dāng)控 制信號為低電平時，三極管VT飽和導(dǎo)通，繼電器K閉合，自動擊發(fā)裝置上電，產(chǎn)生自動擊發(fā)動 作。
[0042] 在對木材進(jìn)行無損檢測之前，先把電源線和信號線分別與自動擊發(fā)裝置電源端口 和微控制器相連，通過皮錘將整個裝置固定到被測木材一側(cè)，將接收裝置固定到另一側(cè)，閉 合自動擊發(fā)電源的開關(guān)，電磁鐵自動擊發(fā)，經(jīng)過微控制器處理信號，通過上位機(jī)觀察木材內(nèi) 部缺陷。
[0043] 當(dāng)然，上述說明并非是對本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例， 本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng) 屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其組成包括:電磁鐵（11)、傳動 桿(8)，其特征是:所述的電磁鐵（11)裝入電磁鐵外殼體(2)內(nèi)，所述的電磁鐵外殼體(2)的 底端通過螺栓連接電磁鐵上殼體(1)，所述的電磁鐵外殼體(2)的頂端通過螺栓連接傳感器 上殼體(3)，所述的傳感器上殼體(3)與傳感器外殼體(5)之間夾有圓形平膜片1(4)，所述的 圓形平膜片1(4)上粘貼PVDF壓電薄膜，所述的傳感器上殼體(3)與傳感器外殼體(5)之間通 過螺紋連接，所述的傳感器外殼體(5)與傳感器下殼體(9)之間夾有圓形平膜片Π (12)，所 述的圓形平膜片Π (12)上粘貼PVDF壓電薄膜，所述的傳感器外殼體(5)與傳感器下殼體(9) 之間通過螺紋連接，所述的圓形平膜片1(4)與所述的圓形平膜片Π (12)之間設(shè)置傳動桿 (8)，所述的傳動桿(8)還穿過質(zhì)量塊(7)，所述的質(zhì)量塊(7)與所述的傳動桿(8)之間通過六 角螺母(6)固定，所述的傳感器下殼體(9)通過螺栓連接尖椎體(10)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其特征是:所 述的圓形平膜片1(4)開有圓心孔1(13)，所述的圓形平膜片Π (12)開有圓心孔Π (14)，所述 的圓心孔1(13)與所述的圓心孔Π (14)內(nèi)分別穿過所述的傳動桿(8)的兩端。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其特征是:所 述的質(zhì)量塊(7)固定在所述的傳動桿(8)的中間位置。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自動擊發(fā)功能的木材應(yīng)力波無損檢測裝置，其特征是:所 述的尖椎體(10)的角度是8度。
【文檔編號】G01N29/04GK205506761SQ201620314291
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月15日
【發(fā)明人】劉嘉新, 劉立偉, 楊遠(yuǎn)遠(yuǎn), 鄧慧, 安源偉, 任雨婷, 郭斌
【申請人】東北林業(yè)大學(xué)