基于ERT传播场的木材圆盘空洞和腐朽缺陷辨识
发布时间：2020-07-29 21:27
【摘要】：我国的森林资源和木材需求之间存在着巨大的结构性矛盾,而木材的利用率却又偏低。进行木材无损检测研究,是提高木材利用率的重要手段。在理论分析,有限元仿真求解的基础上。在室内,以大青杨树种为研究对象,采用网格测试法,利用电压直接测量法,分别测试健康圆盘、空洞圆盘和腐朽圆盘横截面的电势值,使用MATLAB和ArcGIS绘制等势线图、电流线图和电流密度图,分析空洞和腐朽缺陷对等势线分布的影响。通过等势线图叠加的方法,生成圆盘横截面内缺陷二维辨识图。在室外,将电阻层析成像技术与应力波技术进行了对比分析。得到以下主要结论:(1)解析法求解圆盘横截面的电势过程比较复杂,而静电场仿真和稳恒场仿真都能比较直观的显示出圆盘横截面等势线分布规律。同时,仿真发现,均匀介质电导率并不影响整个横截面等势线的分布规律;剖分程度、载荷位置和电极宽度则对横截面等势线分布影响比较显著;两种不同介质下的横截面等势线分布明显较单一介质发生变化。(2)频率对电势测量结果的影响比较大,超过20MHz后检测数据就不太稳定;而波形、电压大小、电源类型和零电势参考点对测量结果并无直接影响;布置间距对测量结果影响显著,间距越大,电势在场内分布的均匀性越好,间距越小,电势在场内分布的均匀性越差,等势线在激励电极附近越密集,而在激励电极对侧越稀疏,不利于电势差的观测。(3)相邻激励模式下,健康木材圆盘的等势线并非平行分布,而是由两个激励电极出发,以类似包裹状将激励电极层层围住的屈曲分布。一高一低分别扩散出去,在中轴线位置停止,呈现出一种近似的对称分布。相对激励模式下,健康圆盘的等势线由两个激励电极出发呈波纹形变化,同样终止于中轴线,关于中轴线近似对称。(4)空洞使整个圆盘横截面的电势发生变化,对称轴高电势一侧电势增大,对称轴低电势一侧电势减小,等势线朝着中轴线靠拢,激励电极附近的等势线间距变大,激励电极对侧的等势线间距减小。空洞直径与等势线的变化程度呈正相关。空洞位置对等势线分布的影响也比较显著。腐朽同样对整个横截面电势产生影响,对称轴高电势一侧电势减小,低电势一侧电势增大,等势线朝着两个激励电极聚拢,激励电极附近的等势线间距减小,激励电极对侧的等势线间距增大,甚至很少有等势线再穿过激励电极对侧。通过叠加不同激励方向下的等势线图,能够确定空洞和腐朽缺陷的位置与轮廓。(5)对比ERT和SWT两种检测技术发现,应力波波速受空洞和腐朽影响都是减小,而电阻受空洞影响增大、受腐朽影响减小,所以ERT在空洞和腐朽的辨识上要优于SWT技术,但是ERT因为软场效应,在检测的精确度上SWT更具有优势,联立两种技术可以辨别出缺陷类型还可以估计出缺陷面积。
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S781.5
【图文】：
图 2-1 静电场电位计算示意图1 12 20 1 01 14 42 cosq qra r ar 2 22 20 2 01 14 42 cosq qra r ar 理，则有 p 的点位1 22 2 2 201 1 42 cos p p Ua r ar a r lab 软件模拟一对点电荷的电场线和等势线，主个点电荷的电荷量，plot 函数画出具体位置；3)计算两个点电荷在场内任意点的叠加电势，与等势线相互垂直的关系，先 gradient 函数画出电场线，如图 2-2(a)；
1 112 20 1 01 14 42 cospq qUra r ar 2 222 20 2 01 14 42 cospq qUra r ar 叠加原理，则有 p 的点位1 22 2 2 201 1 142 cos 2 cosp p pU U Ua r ar a r ar 用 Matlab 软件模拟一对点电荷的电场线和等势线，主要思路如下接输入两个点电荷的电荷量，plot 函数画出具体位置；用式(2-3)计算两个点电荷在场内任意点的叠加电势，contour 函数据电场线与等势线相互垂直的关系，先 gradient 函数求取梯度，ver 函数画出电场线，如图 2-2(a)；方便直观看出电势大小，surf 函数绘制三维的等势面图，如图 2-2
线分布比较稀疏。进一步看电流密度图，箭短代表电流密度的大小，可看出两激励电极较小，最远处电流密度几乎可以忽略不计。因素主要有以下方面。进行剖分，由于截面是圆形，所以采用四边组合最容易逼近任何形状的二维求解域，同这正好与剖分节点上未知量的数量一致，使采取三角形剖分和相应的三顶点线性插值方型的拟合程度，拟合程度可以用剖分网格的边缘密度与拟合程度关系如图 2-4，可以看边缘密度大于 10 以后，剖分的拟合程度的元数仍然急剧上升，会占用大量的系统资源此边缘密度一般取 10 至 20 之间比较适合，
本文编号：2774515
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S781.5
【图文】：
图 2-1 静电场电位计算示意图1 12 20 1 01 14 42 cosq qra r ar 2 22 20 2 01 14 42 cosq qra r ar 理，则有 p 的点位1 22 2 2 201 1 42 cos p p Ua r ar a r lab 软件模拟一对点电荷的电场线和等势线，主个点电荷的电荷量，plot 函数画出具体位置；3)计算两个点电荷在场内任意点的叠加电势，与等势线相互垂直的关系，先 gradient 函数画出电场线，如图 2-2(a)；
1 112 20 1 01 14 42 cospq qUra r ar 2 222 20 2 01 14 42 cospq qUra r ar 叠加原理，则有 p 的点位1 22 2 2 201 1 142 cos 2 cosp p pU U Ua r ar a r ar 用 Matlab 软件模拟一对点电荷的电场线和等势线，主要思路如下接输入两个点电荷的电荷量，plot 函数画出具体位置；用式(2-3)计算两个点电荷在场内任意点的叠加电势，contour 函数据电场线与等势线相互垂直的关系，先 gradient 函数求取梯度，ver 函数画出电场线，如图 2-2(a)；方便直观看出电势大小，surf 函数绘制三维的等势面图，如图 2-2
线分布比较稀疏。进一步看电流密度图，箭短代表电流密度的大小，可看出两激励电极较小，最远处电流密度几乎可以忽略不计。因素主要有以下方面。进行剖分，由于截面是圆形，所以采用四边组合最容易逼近任何形状的二维求解域，同这正好与剖分节点上未知量的数量一致，使采取三角形剖分和相应的三顶点线性插值方型的拟合程度，拟合程度可以用剖分网格的边缘密度与拟合程度关系如图 2-4，可以看边缘密度大于 10 以后，剖分的拟合程度的元数仍然急剧上升，会占用大量的系统资源此边缘密度一般取 10 至 20 之间比较适合，
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