一种大树孔洞检测方法

摘要

本发明公开了一种大树孔洞检测方法，本发明采用应力波先检测直径大的大树树干中是否存在孔洞；有孔洞时用声表面波进一步检测孔洞的位置，并使用计算机软件为树干及孔洞建立三维模型，从而将大树树干中的孔洞精确地呈现出来。本发明具有能够精确检测大树树干中的孔洞的大小；能够确定大树树干中孔洞的位置；能够得到大树树干及树干中的孔洞的三维模型；检测快速、经济性好的特点。

主权项

一种大树孔洞检测方法，一种用于大树孔洞检测的孔洞检测装置包括声表面波装置(1)、激光测距传感器(2)和m个应力波传感器(3)；应力波传感器、激光测距传感器和声表面波装置上分别设有用于与计算机电连接的数据接口；其特征是，所述声表面波装置包括数字计数器(4)、振荡器(5)和声表面波谐振器(6)；振荡器和声表面波谐振器构成振荡回路，数字计数器与振荡回路电连接，数字计数器上设有用于与计算机(8)电连接的数据接口，声表面波谐振器通过导线与两个电极(7)电连接，激光测距传感器设于一个电极与导线的连接处；所述检测方法包括如下步骤：(1‑1)预先在计算机中设有随机共振系统模型和孔洞壁厚预测模型；在计算机中设定的n个取值范围与标准信噪比谷值的绝对值A_i的对应关系，i＝1，L，n；设定误差阈值d，设定声表面波检测阈值S；其中，是孔洞的直径，是孔洞所在位置的大树树干直径；(1‑2)选取大树树干的顶部为测量起始端，大树底部为测量终止端；将脉冲锤和m个应力波传感器沿树干外周面的圆周方向分别固定在起始端的树干外周面上；脉冲锤敲击树干外周面，树干内部产生应力波，应力波传感器检测的应力波信号输入到计算机中，得到m个应力波信号，计算机计算m个应力波信号的平均信号，得到平均应力波信号；(1‑3)在平均应力波信号中，提取1个完整的应力波脉冲信号I(t)，将0至90ms内的所述应力波脉冲信号I(t)输入随机共振系统模型中，使随机共振系统模型发生共振；计算机利用信噪比计算公式计算输出信噪比SNR；(1‑4)计算机画出随机共振系统模型的输出信噪比曲线，得到信噪比曲线的信噪比谷值，并将信噪比谷值的绝对值作为信噪比特征值F；(1‑5)当则计算机做出大树的树干中的孔洞为A_i所对应的的取值范围的判断；(1‑6)当并且测量位置距离终止端＞0.8厘米时，将脉冲锤和应力波传感器从树干的外周面上取下，将脉冲锤和应力波传感器逐渐向终止端移动，并将脉冲锤和应力波传感器固定于距离上次测量位置0.6至1厘米的树干外周面上，重复步骤(1‑3)至(1‑6)进行测量；当并且测量位置距离终止端≤0.8厘米时，脉冲锤停止工作，计算机做出大树树干中没有孔洞的判断，并将判断信息在计算机的显示屏上显示；当转入步骤(1‑7)；(1‑7)测量孔洞的壁厚：步骤a，将脉冲锤和应力波传感器从树干的外周面上取下；将声表面波谐振器的两个电极固定于起始端的树干外周面上，两个电极沿树干外周面的圆周方向间隔3至4毫米；终止端外周面上设有用于反射激光测距传感器的测量信号的环状反射镜(11)；步骤b，声表面波谐振器工作，数字计数器检测声表面波响应频率Freq_SAW，声表面波响应频率Freq_SAW输入到计算机中，计算机利用孔洞壁厚预测模型计算出大树中的孔洞相对于电极侧的壁厚；步骤c，沿树干的圆周方向移动声表面波谐振器的两个电极与大树外周面固定的位置，重复步骤b进行检测，得到若干个壁厚d；步骤d，将激光测距传感器检测的电极与终止端之间的距离值及与距离值相对应的各个壁厚d存储在计算机中；步骤e，重复步骤a至d对大树树干进行轴向扫描式检测；(1‑8)预先对大树树干的外周面进行测量，设定树干的外周面上的点的坐标，根据树干的外周面的点的坐标、电极与终止端之间的距离值及与距离值相对应的各个壁厚d，计算机建立大树树干及树干中孔洞的三维模型。