第三部分 产品与生产
3.1 产品介绍
我们的树木内部缺陷无损检测仪不同于其他的树木无损检测设备，它是利用应力波检测技术来实现树木内部缺陷的无损检测。它的最大特点就是精度高、携带方便、成本低廉、无辐射，可检测树木直径范围大。
3.1.1 森博木材检测仪的设计思想
应力波：作为一维波动理论在匀质材料中运用。当敲击材料一端时，应力波即产生了，并且在材料中以一定的速度传播。
弹性模量：大尺寸材料的弹性模量E是一个重要参量，它如实反映了实际尺寸较大的材料的物理及机械性能,因此实时、非破坏性地检测并评估材料好坏必须要得到弹性模量，但是该参量往往无法直接取得，只能间接测量。
弹性模量的公式：
E?V2?
式中V——应力波在该材料中传播速度，而ρ容易获得。所以求得E的关键就是如何得到V，但是，长期以来测量应力波的速度比较困难。为了解决上述问题,我们设想:当应力波通过长度L已知的匀质材料时所花时间为t，则
LV?
t因此为求E需要知道V，想要求解V在知道定长L情况下就必须测量时间间
16
隔t，即测量应力波在木材内部传播的时间间隔。于是我们的任务就是设计森博树木内部缺陷无损检测仪。
3.1.2 森博木材检测仪的设计原理
森博树木内部缺陷无损检测仪，它包括“起始”和“结束”两个应力波脉冲波形转换部分，其主体结构都是由传感器、阻抗变换、放大、滤波和整形单元组成，并通过单片微机检测测量时间间隔t。树木内部缺陷无损检测仪的工作原理是：将两个加速度传感器分别放置在被测材料的始端和末端，通过用一把脉冲铁锤敲击材料，就产生了应力波，当应力波到达“起始”端传感器时，计数器开始工作，当它到达“结束”端传感器时，计数器停止工作，并显示计数值。根据测量得到的应力波传播时间，检测仪自动计算出应力波在木材内部的传播速度。用户可以输入木材密度等参数，检测仪能够计算出木材的弹性模量。
3.1.3 森博木材检测仪的系统流程图
? 硬件系统框图：
传感器探测到信号后，经过阻抗匹配电路和模拟信号处理电路处理后，产生可供数字信号处理电路使用的TTL电平信号。信号经过数字信号处理电路计算后，得到了应力波传播的时间、速度、被测木材的弹性模量等参数，通过液晶显示。森博检测仪的硬件系统功能模块结构如图3-1所示。
图3-1 硬件系统框图
? 软件系统框图
系统启动后，经过初始化，进入主菜单。同时进行键盘扫描，如果有键按下，则进入对应的模式，通过液晶显示当前仪器的工作状态。森博检测仪的硬件系统功能模块结构如图3-2所示。
17
键盘扫描 输入密度 输入编号 测量 时间 计算应力波的速度 显示 输入长度 驱动 图3-2 软件系统框图
计算树木弹性模量
3.2产品技术优势
该树木内部无损检测仪的核心技术是由浙江林学院电子设计实验室开发和
研究，拥有完全的知识产权。该项先进技术为国内首创，具有科学创新的重大意义 本公司产品为浙江林学院电子设计实验室长期开发研究项目，目前产品是经过第一代改进第二代产品。经多个地方试用证明（试用报告见附件），产品技术已经完全成熟。
技术创新点
采用极低阀值的感应信号方法，使得本系统和同类产品相比对应力波感应灵敏度提高，同时采用应力波持续时间阈值法和时序检测法，对采集信号进行智能识别，排除非正常检测状态下产生的应力波信号，从而提高整个系统的精度和正确率。
与其他树木无损检测设备相比，本产品精度高，成本低，供货快的优势
18
表3-1与其他树木无损检测设备比较表 无损检测设备 红外线树木无损检测仪 超声波树木无损检测仪 射线树木无损检测仪/ 核磁共振树木无损检测仪 应力波树木无损检测仪 （我们的树木无损检测仪）
目前市场上广泛采用的德国的Electronic Hammer的比较
表3-2与德国的Electronic Hammer比较表 森博树木内部缺陷无损检测仪 德国的Electronic Hammer 特点 精度低、穿透力弱、检测范围有限 传感器数量多、操作复杂 成本高、操作复杂、仪器体积庞大、有射线辐射 精度高、无辐射、不需要耦合剂、操作简易、携带方便、检测范围大 价格 精度 6000元/台 受敲击力度影响小，每次测量数据稳定，精度高 30000元/台 受敲击力度影响较大，每次测量数据偏差较大 只能测时间和速度 功能 除了测时间、速度，还能计算树木的弹性模量 操作说明 提供详细简易中文操作使用说明书 提供对大多数人不易看懂的英文说明书 无 技术支持 提供售后培训、产品升级 售后服务 定期维护，产品保修，通过电话、网站 邮箱、MSN等解决使用中遇到的问题 产品使用界面 全中文操作界面 全英文操作界面 一次充电开机耗电时间 27小时 15小时
19
针对完好树木（树木没有内部缺陷）的测试数据
表3-3中每个单元格中的前一个数据是树木内部缺陷无损检测仪的测量结果，后一个数据是德国IML公司电子脉冲锤的测试结果。
表3-3 SWNDT与德国IML产品测量比较
直径（cm）
树种14
测试结果1（μs） SWNDT(标准值)IML 测试结果2（μs） 测试结果3（μs） SWNDT（标准值）IML SWNDT（标准值）IML 注：
1.表格中红色标注区域为标准值
2.德国IML电子检测仪平均误差96.8μs>森博木材检测仪平均误差17.9μs
针对含缺陷树木（内部有腐朽）的测试数据
表3-4中每个单元格中的前一个数据是完好树木的测量结果，后一个数据是针对含内部缺陷树木的测试结果。
170（151）182 172（151）181 175（151）185
樟树55
337（321）435
336（321）429
336（321）425
松树31
525（513）648
530（513）517
535（513）825
柳树20