2.2. Датчики дефектоскопии древесины

Датчики дефектоскопии древесины применяются для обнаружения местонахождения пороков древесины. По физико-механическому свойству все пороки можно разделить на две группы: пороки, изменяющие плотность древесины, и пороки, изменяющие ее окраску. Наиболее важными и распространенными сортообразующими пороками являются сучья и гнили, поэтому для определения их месторасположения необходимо применять методы контроля, основанные на отклонении плотности древесины от среднего значения. Плотность древесины можно определять различными способами.

Гамма-лучи и их основные свойства. Эти лучи представляют собой чрезвычайно коротковолновое электромагнитное излучение, которое по своей природе не отличается от света, радиоволн, рентгеновских лучей, γ-лучи способны проникать сквозь толщу древесины. Применение γ-лучей основано на изменении интенсивности потока узкого пучка лучей при прохождении его сквозь древесину. Закон изменения интенсивности выражается следующей экспоненциальной зависимостью:

I = I₀e^-μxρ,

где I₀ — интенсивность первоначального получения, Вт/м²; I — интенсивность излучения после прохождения сквозь древесину, Вт/м²; μ — линейный коэффициент ослабления; х— толщина слоя просвечивания, м; ρ — плотность вещества (древесины), кг/м³.

Сам линейный коэффициент ослабления определяется как

μ=τ+σ+χ

где τ — коэффициент поглощения γ-лучей в результате фотоэлектрического эффекта; σ — коэффициент ослабления пучка лучей за счет эффекта Комптона (эффект рассеивания); χ — коэффициент ослабления за счет образования пар электрон-позитрон вблизи ядра.

Для древесины главным коэффициентом является σ. Теоретические и экспериментальные исследования позволили установить, что наибольшее ослабление интенсивности γ-лучей возникает при увеличивающейся плотности древесины ρ и увеличении толщины слоя просвечивания х. На рис. 2.17, а приведена принципиальная схема дефектоскопической установки, γ-лучи

излучателя / через свинцовые диафрагмы 2 проникают через толщу исследуемой древесины 3 и регистрируются счетчиком квантов 4. В качестве излучателя применяют различные γ-уста-новки, например ТуП-Тп-0,5. Счетчиками квантов являются до-зометрические установки, например УСИД-12. Свинцовые диафрагмы служат для устранения рассеивания лучей. При перемещении всей установки вдоль исследуемой древесины (рис. 2.17, б) изменяется интенсивность излучения 1₁, I₂ и т. д. в местах изменения плотности древесины ρ, где и устанавливается граница между здоровой древесиной и древесиной, по-

Рис. 2.17. Датчики дефектоскопии древесины

раженной пороком, например гнилью. Следует заметить, что гнилая древесина, имеющая меньшую плотность, чем здоровая, может компенсировать свою плотность за счет большего содержания влаги. Для устранения возможной ошибки используют двухлучевой гамма-метод и другие устройства. Аналогичный принцип действия имеют рентгеновские установки.

Ультразвуковые колебания. Скорость распространения ультразвуковых колебаний зависит от плотности древесины. Следовательно, для определения мест с изменяющейся плотностью древесины (пороков) нужно измерить скорость распространения ультразвуковых колебаний. На рис. 2.17, в приведена схема измерения скорости прохождения сквозь древесину ультразвуковых колебаний. Генератор 1 электрических импульсов посылает импульсы в ультразвуковой излучатель 2, который преобразует их в ультразвуковые колебания, проникающие через древесину 3. Приемник ультразвуковых колебаний 4 преобразует эти колебания в электрические импульсы, которые, проходя через усилитель 5, попадают в регистратор времени 6, который одновременно по каналу 7 получает импульсы тока от генератора 1. Образующийся сдвиг фаз λ между импульсами от усилителя 5 и генератора 1 позволяет судить о наличии пороков в древесине. В качестве преобразователей электрических сигналов и

ультразвуковых колебаний используют элементы, обладающие пьезоэлектрическим эффектом (кристаллы кварца, сегнетовой соли).