基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法

摘要

本发明公开了一种基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，首先使用小锤依次击打所述传感器并将被击打的传感器作为信号源点，其它传感器作为信号接收点；然后应力波检测前端处理模块与源点可变计时模块实现多通道触发计时，得到应力波传播速度数据，接着利用应力波速度修正模型将速度数据进行修正得到速度数据修正值；通过应力波速度修正模型得到的应力波传播速度修正值使得木材缺陷检测；作为信号源点的传感器和作为接收信号点的传感器之间形成的应力波传播通道可以随着作为信号源点的传感器的改变而改变，在测量时采用信号源点可变实现多通道触发计时使得各个通道应力波传播时间数据测量更加精确和简便，同时提高了检测效率。

权利要求

1.基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，其特征在于：提供木材应力波检测装置、与所述木材应力波检测装置连接的应力波检测前端处理模块以及与所述应力波检测前端处理模块连接的源点可变计时模块；

所述木材应力波检测装置通过在木材断层面均匀安装一组传感器并将该传感器按顺序依次进行编号，所述传感器之间依次通过电路连接；

所述应力波检测前端处理模块包括一组D触发器，所述D触发器的个数与所述传感器的个数相同，将所述D触发器按顺序依次进行编号，所述D触发器均通过时钟信号端口CLK与和该D触发器编号对应的传感器连接；

所述源点可变计时模块包括一组计时器和或门U0，所述计时器的个数与所述D触发器的个数相同，将所述计时器按顺序依次进行编号，所述计时器与和该计时器编号对应的D触发器连接，具体包括所述计时器均通过计数时钟信号端口CLK与和该计时器编号对应的D触发器的时钟信号端口CLK连接且所述计时器均通过停止计数端口OFF与和该计时器编号对应的D触发器的输出端口Q连接，所述D触发器的输出端口Q均连接至所述或门U0的输入端，所述计时器的计数使能端口EN均连接至所述或门U0的输出端口OUT；

所述方法包括以下步骤：

S1首先使用小锤依次击打所述传感器，并将被击打的传感器作为信号源点，其它传感器作为信号接收点；

S2然后所述D触发器开始工作，作为信号源点的传感器连接的D触发器的输出端口Q输出高电平，作为信号接收点的其它传感器连接的D触发器的输出端口Q均输出低电平；

S3接着所述计时器开始工作，输出端口Q输出高电平的D触发器连接的计时器停止计数，输出端口Q均输出低电平的D触发器连接的计时器均开始计数，当所述作为信号接收点的其它传感器中出现传感器接收到所述作为信号源点的传感器发出的信号时，与接收到信号的传感器连接的D触发器连接的计时器停止计数且该计时器的输出端输出计时时间，该计时时间是作为信号源点的传感器到接收到信号的传感器之间的应力波传播时间tij；

S4根据公式(1)计算作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的应力波传播速度vij，其中，sij表示作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的距离，i表示作为信号源点的传感器的编号，j表示作为信号接收点的传感器的编号；

S5建立应力波速度数据修正模型，应力波速度数据修正模型如公式(2)所示，其中，ER表示沿T方向的径向弹性模量，GRT表示沿T方向的剪切模量，T方向是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线所在方向，θ是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线与以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径之间形成的夹角，以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径是在所述木材断层面上形成的，Kij是指角度值θ的对应系数；

S6利用所述应力波速度数据修正模型修正所述应力波传播速度vij得到应力波传播速度修正值vij'，如公式(3)所示，vij'＝vij*Kij  (3)。

2.根据权利要求1所述的基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，其特征在于：所述传感器的个数范围为5～10。

3.根据权利要求2所述的基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，其特征在于：所述传感器的个数为6。

说明书

基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种应力波无损检测数据修正方法，具体是涉及一种基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法。

背景技术

[0002] 在木材无损检测领域中，应力波木材无损检测由于其测量仪器易于携带、操作过程相对安全等优点已经被广泛应用，具体是应用在活立木内部缺陷、木材加工毛料缺陷、古建筑内部缺陷、板材分级等检测领域中。

[0003] 在应力波无损检测中，通常是根据应力波在待测材料中的传播时间或传播速度(等于传播距离除以传播时间)测定待测木材的裂缝、孔洞等缺陷，同时还可以根据测定值得到应力波木材缺陷图像重建所需的慢度数据，最终实现对木材缺陷进行更加精确的分析，因此如何得到更加准确的应力波传播数据即如何对采集到的应力波传播数据进行分析和修正，以满足木材截面缺陷判断的需要成为当务之急。

发明内容

[0004] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，通过该方法得到的应力波传播速度修正值使得木材缺陷检测更加精确，并且使得木材缺陷检测实现更加简便，减少了实际测量中的工作量。

[0005] 技术方案：为实现上述目的，本发明的基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，提供木材应力波检测装置、与所述木材应力波检测装置连接的应力波检测前端处理模块以及与所述应力波检测前端处理模块连接的源点可变计时模块；

[0006] 所述木材应力波检测装置通过在木材断层面均匀安装一组传感器并将该传感器按顺序依次进行编号，所述传感器之间依次通过电路连接；

[0007] 所述应力波检测前端处理模块包括一组D触发器，所述D触发器的个数与所述传感器的个数相同，将所述D触发器按顺序依次进行编号，所述D触发器均通过时钟信号端口CLK与和该D触发器编号对应的传感器连接；

[0008] 所述源点可变计时模块包括一组计时器和或门U0，所述计时器的个数与所述D触发器的个数相同，将所述计时器按顺序依次进行编号，所述计时器与和该计时器编号对应的D触发器连接，具体包括所述计时器均通过计数时钟信号端口CLK与和该计时器编号对应的D触发器的时钟信号端口CLK连接且所述计时器均通过停止计数端口OFF与和该计时器编号对应的D触发器的输出端口Q连接，所述D触发器的输出端口Q均连接至所述或门U0的输入端，所述计时器的计数使能端口EN均连接至所述或门U0的输出端口OUT；

[0009] 所述方法包括以下步骤：

[0010] S1首先使用小锤依次击打所述传感器，并将被击打的传感器作为信号源点，其它传感器作为信号接收点；

[0011] S2然后所述D触发器开始工作，作为信号源点的传感器连接的D触发器的输出端口Q输出高电平，作为信号接收点的其它传感器连接的D触发器的输出端口Q均输出低电平；

[0012] S3接着所述计时器开始工作，输出端口Q输出高电平的D触发器连接的计时器停止计数，输出端口Q均输出低电平的D触发器连接的计时器均开始计数，当所述作为信号接收点的其它传感器中出现传感器接收到所述作为信号源点的传感器发出的信号时，与接收到信号的传感器连接的D触发器连接的计时器停止计数且该计时器的输出端输出计时时间，该计时时间是作为信号源点的传感器到接收到信号的传感器之间的应力波传播时间tij；

[0013] S4根据公式(1)计算作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的应力波传播速度vij，

[0014]

[0015] 其中，sij表示作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的距离，i表示作为信号源点的传感器的编号，j表示作为信号接收点的传感器的编号；

[0016] S5建立应力波速度数据修正模型，应力波速度数据修正模型如公式(2)所示，[0017]

[0018] 其中，ER表示沿T方向的径向弹性模量，GRT表示沿T方向的剪切模量，T方向是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线所在方向，θ是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线与以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径之间形成的夹角，以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径是在所述木材断层面上形成的，Kij是指角度值θ的对应系数；

[0019] S6利用所述应力波速度数据修正模型修正所述应力波传播速度vij得到应力波传播速度修正值vij'，如公式(3)所示，

[0020] vij'＝vij*Kij   (3)。

[0021] 进一步地，所述传感器的个数范围为5～10。

[0022] 进一步地，所述传感器的个数为6。

[0023] 有益效果：本发明与现有技术比较，具有的优点是：

[0024] 1、作为信号源点的传感器和作为接收信号点的传感器之间形成的应力波传播通道可以随着作为信号源点的传感器的改变而改变，在测量时采用信号源点可变实现多通道触发计时使得各个通道应力波传播时间数据测量更加精确和简便，同时提高了检测效率；

[0025] 2、通过应力波速度数据修正模型得到的应力波传播速度修正值使得木材缺陷检测更加精确。

附图说明

[0026] 图1是基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法实现框架图。

[0027] 图2是多通道应力波传播通道示意图。

[0028] 图3是应力波检测前端处理模块示意图。

[0029] 图4是源点可变计时模块示意图。

[0030] 图5是应力波在木材断层面上传播路径示意图。

具体实施方式

[0031] 下面结合附图对本发明实施例作更进一步的说明。

[0032] 实施例：

[0033] 本发明提出的基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，提供了木材应力波检测装置、与所述木材应力波检测装置连接的应力波检测前端处理模块以及与所述应力波检测前端处理模块连接的源点可变计时模块；

[0034] 木材应力波检测装置主要是通过在木材断层面上均匀安装一组传感器并将该传感器按顺序依次进行编号，安装的传感器之间依次通过电路连接，在实际测量中，通常木材断层面都是成圆形状，在木材断层面上按等分角度安装传感器，所述传感器的个数范围为5～10，参照图1，所述传感器的个数为6，在木材断层面上均匀安装6个传感器并将该6个传感器按顺序依次进行编号，分别为：1号传感器、2号传感器、3号传感器、4号传感器、5号传感器、6号传感器，所述传感器之间依次通过电路连接，具体是1号传感器与2号传感器通过电路连接，2号传感器与3号传感器通过电路连接，3号传感器与4号传感器通过电路连接，4号传感器与5号传感器通过电路连接，5号传感器与6号传感器通过电路连接，每个传感器都可以作为信号源点，使用小锤击打其中一个传感器，该传感器就作为信号源点发出应力波，除了该信号源点传感器以外的其它传感器都可以感应到应力波信号的传输并作为信号接收点接收信号源点传感器发出的应力波信号，这样在作为信号源点的传感器和作为信号接收点的传感器之间就形成了应力波传播通道，因为传感器的个数为6，所以击打其中任意一个传感器将该传感器作为信号源点，那么剩余的5个传感器就作为信号接收点接收应力波信号(假设信号源点和信号接收点之间需要形成通道，所以作为信号源点的传感器本身不作为信号接收点)，以击打1号传感器为例，1号传感器作为信号源点，2号传感器、3号传感器、4号传感器、5号传感器和6号传感器就作为信号接收点，那么形成了1和2、1和3、1和4、1和5、1和6五个应力波传播通道，依此类推，作为信号源点的传感器和作为接收信号点的传感器之间形成的应力波传播通道可以随着作为信号源点的传感器的改变而改变，如果击打其它传感器作为信号源点，也依次形成相应的应力波传播通道，参照图2，为形成的多通道应力波传播通道示意图；

[0035] 在实现多通道应力波检测时需要在所述木材应力波检测装置前设置应力波检测前端处理模块和源点可变计时模块；

[0036] 参照图3，所述应力波检测前端处理模块包括一组D触发器，所述D触发器的个数与所述传感器的个数相同，那么所述D触发器的个数也是6个，将所述D触发器按顺序依次进行编号，分别为1号D触发器U1、2号D触发器U2、3号D触发器U3、4号D触发器U4、5号D触发器U5和6号D触发器U6，所述D触发器均通过时钟信号端口CLK与和该D触发器编号对应的传感器连接，具体是1号D触发器的时钟信号端口CLK与1号传感器连接，2号D触发器的时钟信号端口CLK与2号传感器连接，3号D触发器的时钟信号端口CLK与3号传感器连接，4号D触发器的时钟信号端口CLK与4号传感器连接，5号D触发器的时钟信号端口CLK与5号传感器连接，6号D触发器的时钟信号端口CLK与6号传感器连接，当D触发器的使能端为低电平时，此时不管有无信号，6个D触发器的输出端口均为输出低电平，只有当使能端口为高电平时，同时D触发器的时钟信号端口CLK检测到信号时，相应的触发器才会输出高电平；

[0037] 参照图4，所述源点可变计时模块包括一组计时器和或门U0，所述计时器的个数与所述D触发器的个数相同，那么所述计时器的个数也是6个，将所述计时器按顺序依次进行编号，分别为1号计时器、2号计时器、3号计时器、4号计时器、5号计时器和6号计时器，所述计时器与和该计时器编号对应的D触发器连接，具体包括所述计时器均通过计数时钟信号端口CLK与和该计时器编号对应的D触发器的时钟信号端口CLK连接且所述计时器均通过停止计数端口OFF与和该计时器编号对应的D触发器的输出端口Q连接，具体是1号计时器的时钟信号端口CLK与1号D触发器的时钟信号端口CLK连接且1号计时器的停止计数端口OFF与1号D触发器的输出端口Q连接，2号计时器的时钟信号端口CLK与2号D触发器的时钟信号端口CLK连接且2号计时器的停止计数端口OFF与2号D触发器的输出端口Q连接，3号计时器的时钟信号端口CLK与3号D触发器的时钟信号端口CLK连接且3号计时器的停止计数端口OFF与3号D触发器的输出端口Q连接，4号计时器的时钟信号端口CLK与4号D触发器的时钟信号端口CLK连接且4号计时器的停止计数端口OFF与4号D触发器的输出端口Q连接，5号计时器的时钟信号端口CLK与5号D触发器的时钟信号端口CLK连接且5号计时器的停止计数端口OFF与5号D触发器的输出端口Q连接，6号计时器的时钟信号端口CLK与6号D触发器的时钟信号端口CLK连接且6号计时器的停止计数端口OFF与6号D触发器的输出端口Q连接，1号至6号D触发器的输出端口Q均连接至所述或门U0的输入端，1号至6号计时器的计数使能端口EN均连接至所述或门U0的输出端口OUT，由于1号至6号D触发器的输出端口Q均连接至所述或门U0的输入端，所以只要有一个D触发器的输出为高电平，U0的输出端口OUT即输出高电平，与此同时连接至所述或门U0的输出端口OUT的1号至6号计时器的计数使能端口EN有效，所以1号至6号计时器开始计时，但是1号至6号计时器中有一个无法计时，因为所述计时器均通过停止计数端口OFF与和该计时器编号对应的D触发器的输出端口Q连接，当D触发器的输出端口Q为高电平时，那么与该D触发器连接的计时器的停止计数端口OFF有效使得该计时器不计时，当所述作为信号接收点的其它传感器中出现传感器接收到所述作为信号源点的传感器发出的信号时，与接收到信号的传感器连接的D触发器连接的计时器停止计数且该计时器的输出端输出计时时间，该计时时间是作为信号源点的传感器到接收到信号的传感器之间的应力波传播时间，以1号传感器作为信号源点为例，那么1号D触发器的输出端口输出高电平，1号计时器不计时，或门U0输出高电平，2号计时器到6号计时器计时，当作为接收信号点的传感器中有一个传感器接收到应力波信号时，即相应的D触发器的输出端口输出高电平，相应的计时器停止计时，此时在该计时器输出端口输出计时时间，即为从1号传感器到该传感器形成的通道的应力波传播时间；

[0038] 本发明提出的基于多通道触发的应力波无损检测数据修正方法，参照图4，包括以下步骤：

[0039] 首先使用小锤依次击打所述传感器，那么被击打的传感器作为信号源点，其它传感器作为信号接收点；

[0040] 然后进行多通道应力波检测得到各通道应力波传播速度数据：

[0041] 首先所述D触发器开始工作，作为信号源点的传感器连接的D触发器的输出端口Q输出高电平，作为信号接收点的其它传感器连接的D触发器的输出端口Q均输出低电平，接着所述计时器开始工作，输出端口Q输出高电平的D触发器连接的计时器停止计数，输出端口Q均输出低电平的D触发器连接的计时器均开始计数，当所述作为信号接收点的其它传感器中出现传感器接收到所述作为信号源点的传感器发出的信号时，与接收到信号的传感器连接的D触发器连接的计时器停止计数且该计时器的输出端输出计时时间，该计时时间是作为信号源点的传感器到接收到信号的传感器之间的应力波传播时间tij，i表示作为信号源点的传感器的编号，j表示作为信号接收点的传感器的编号；

[0042] 然后根据公式(1)计算作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的应力波传播速度vij，

[0043]

[0044] 其中，sij表示作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器之间的距离，i表示作为信号源点的传感器的编号，j表示作为信号接收点的传感器的编号；

[0045] 得到了各通道应力波传播速度数据表，如表1所示：

[0046] 表1

[0047]

[0048] 数据修正：

[0049] 建立应力波速度数据修正模型，应力波速度数据修正模型如公式(2)所示，[0050]

[0051] 其中，参照图5，ER表示沿T方向的径向弹性模量，GRT表示沿T方向的剪切模量，T方向是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线所在方向，θ是指作为信号源点的传感器到作为信号接收点的传感器的连接线与以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径之间形成的夹角，以信号源点的传感器或作为信号接收点的传感器为端点的直径是在所述木材断层面上形成的，Kij是指角度值θ的对应系数；

[0052] 利用所述应力波速度数据修正模型修正所述应力波传播速度vij得到应力波传播速度修正值vij'，如公式(3)所示，

[0053] vij'＝vij*Kij   (3)

[0054] 利用所述应力波速度数据修正模型对表1中的力波传播速度vij进行修正得到应力波传播速度数据修正值表，如表2所示，

[0055] 表2

[0056]

[0057] 从而根据各应力波传播通道的速度修正值判断木材截面缺陷和缺陷的严重程度。

[0058] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。