【摘要】人造板材在装饰、家具、包装、造船、汽车等行业虽然有广泛的应用，但其板材内部空洞、木条竖向抗弯压差、胶层老化、承载能力等力学破坏现象的复杂，严重影响其强度质量和利用率。本文对人造板特点、强度检测手段介绍，特别是超声波对木材、人造板板材强度进行了详细介绍。希望加强对人造板强度检测的研究，能够对人造板强度质量保证和利用率提高等有积极作用。
【关键词】人造板；超声波；强度；检测
前言
木材的质量轻、高强度、易加工等优点成为人类生活中必不可少的材料，但木材也有易变形、易腐、易燃、质地不均匀、强度各方向不一致等缺点，因此要采用科学合理的方法正确使用木材。随着人们生活水平的提高，木材的需求量也逐年增加，木材的利用方式更加多元化，采用人造板来代替原木锯材成为高效利用木材资源的有效方法之一。很快人造板在装饰、家具、包装、造船、汽车等各个行业得到了广泛应用，随着中国国民经济长期稳定增长，国家继续扩大内需，人民生活质量稳步提高，对人造板的国内需求量持续上升，人造板的需求将长期看好。
随着人造板应用的普及，以及作为结构材用途的日益增加，人们对它在外力作用下所表现的各种力学强度的要求也越来越加以关注。人造板种类繁多，其纤维板的防潮性较差、板材内部空洞较多、木条纵向拼接竖向抗弯压度差、胶层老化、承载能力等力学破坏现象十分复杂。在进行力学性能测试时，我们总希望测试结果能够尽量真实地反映各类板材的力学性能。因此，加强对人造板强度检测的研究，对于产品质量、安全，提高人造板利用率等有着十分重要的现实意义。
1.人造板与强度检测手段
1.1人造板
人造板（wood based panel），以木材或其他非木材植物为原料，经一定机械加工分离成各种单元材料后，施加或不施加胶粘剂和其他添加剂胶合而成的板材或模压制品。主要包括胶合板、刨花（碎料）板和纤维板等三大类产品，其延伸产品和深加工产品达上百种。
人造板具有幅面大、结构性好、施工方便，膨胀收缩率低，尺寸稳定，材质较锯材均匀，不易变形开裂。作为人造板原料的单板及各种碎料易于浸渍，因而可作各种功能性处理（如阻燃、防腐、抗缩、耐磨等。范围较宽的厚度级及密度级适用性强：弯曲成型性能比锯材好。但人造板明显的缺点是胶层的老化和长期的承载能力差。
我国人造板行业每年新增的企业数均在500家左右，行业资产规模也逐年扩大，其环比增速均在12%以上。2010年，我国人造板制造行业销售收入4095.37亿元，同比增长33.35%；产量为1.84亿立方米，产值达到4127.71亿元，同比增长31.98%。
1.2强度检测手段
目前，对人造板强度检测技术比较落后，手段、方式和办法不多，且测试结果误差较大。
人造板强度无损检测。无损检测技术是对木材性质（强度，缺陷等）的非破坏性检测。无损检测技术，是一门以不破坏被检测对象的性质和使用效果为前提，在不损伤构件性能和完整性的前提下，检测构件的某些物理性能和组织状态，以及查明构件表面和内部各种缺陷的技术。其几种检测方法如下：
（1）微波检测法：微波的频率高于300Mhz，通常情况下，可以呈现出穿透、反射、吸收等性质。采用微波来检测人造板，就是利用人造板对微波的吸收与人造板的介质常数成比例的原理，从而分析人造板的性质。
（2）冲击应力波检测法：冲击应力波法是利用撞击的方式，敲击人造板的一段，通过传感器，检测其产生的机械应力波的首波波峰，计算出应力波在板材中的传播时间、速度，计算出板材的弹性模量，预测出板材的强度划分板材的等级。
（3）声发射检测：木质材料处于缺水以及木质材料受到外力的情况下，采用相应的设备来检测木质材料释放出来的信号，并由此来判断木质材料缺水的情况以及相关木质采用内部裂纹以及缺陷等。
（4）射线检测法：射线检测主要包括x，Y、p和中子射线，根据不同木质材料对射线吸收能力的不一样，从而预测出相关缺陷的一种方法。
（5）红外线检测：木质材料被红外线辐射后，取得表面温度以及温度分布，从而确定木质材料相关的性质的一种木材无损检测的方法。
（6）振动检测法：振动检测也可以同样预测板材的强度，它是通过木材的振动特性与弹性模量之间的相关关系，可以测量出板材的弹性模量。
2.超声波检测
2.1超声波对木材检测
⑴超声波
超声波是一种频率高于20KHZ的机械波，具有方向性集中、振幅小、加速度大等优点。它可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播，可传递很强的能量，同时和其他波一样会产生反射、干涉、叠加和共振现象。
超声波根据其质点振动和传播方向不同，分为纵波和横波等，板波是板材中特有的一种波型。一般发生在板材厚度和波长（相基于单片机和CPLD的超声波）人造板强度检测的薄板中。板波具体有三种情况。超声波技术用于人造板，主要是对木质材料的强度检测，以及木质材料的缺陷检测，从而对板材划分等级。
对木材检测
⑵超声波在木材检测中的应用
早年，东北林业大学利用了超声脉冲首波等幅法测试了红松、兴安落叶松的顺纹和横纹超声速度及超声弹性模量，得出了超声声学参数与抗弯强度之间的相关性。2006年，浙江林学院利用超声波检测杉木抗弯弹性模量，并与万能试验机测量出来的静曲弹性模量进行了对比分析，相关性非常的显著，同时超声波的声速与木质材料的厚度也有一定的关系。
2.2超声法对板材强度的测量
超声波的传播特性声速、波幅、频率与人造板内部的质量情况有着密不可分的关系。板材密度越大，声波传播的速度越快，频率越高，在板材内部的衰减越快，在板材的另一侧的波幅值越小。因此，测得木质材料的声学参数，可以评价木质材料相关的性质，所以采用超声波法检测木质材料是完全可行的。
人造板强度检测主要采用所谓的“穿透法”或叫透射法，用控制器产生激励脉冲激励发射换能器产生超声波，超声波在板材中传播，采用接收换能器接收。再经过放大器放大，滤波和包络检波等相关的处理送到控制器中，再经专用的处理程序处理后，即可算超声波在板材中的超波速度，算出板材的弹性模量，又因为弹性模量与板材的力学强度的正相关性，在将不同板材划分相应的等级。
2.3超声波系统对人造板强度检测原理
检测原理：主要是利用超声波换能器进行测量，一端用于发射，另一端由接收换能器接收，在经过相应的信号调理电路，测量出超声波在人造板中的传播时间。在根据人造板的长度，从而计算出超声波在人造板中的传播速度。密度的测量采用动态称重法，测量出板材的平均密度，人造板的密度和超声波在人造板中的传播速度及弹性模量的关系。在测量出超声波速度和人造板密度后，计算出人造板的弹性模量，并可根据人造板的力学破坏强度与弹性模量之间的正相关性，对人造板的强度进行有效的预测。
2.4基于称重法的密度检测原理
在密度的测量中，通过测量质量和木材体积的方法来得出木材的平均密度。
⑴厚度的测量原理。目前在市场上的测厚设备中，根据工作原理的不同，可以利用直接触式、电容传感器、超声波、射线式等测厚仪进行测量。先将下端传感器固定，当板材到达时，将另一端传感器固定，只要测出传感器的变化量，就能得到两端值，也就能相应算出板材宽度。在板材移动过程中，可以测出多组数据，去掉最大和最新值，对数据取均值，得出板材的平均厚度。
⑵宽度的测量原理
使用旋转编码器，板材通过测宽装置，顶开两个测量杆，根据两个旋转编码器转过的相应角度，从而可以计算出通过板材的相应宽度。测量结束后，两测量杆由复位弹簧拉回到初始位置，等待下一次测量。
⑶重量的测量原理
动态称重系统的设计中，考虑到生产现场的机架部分受力、称重传感器性能等客观因素，可以采用四个称重传感器将称台撑起，系统主要由支架、传感器、电机等组成。板材到达后由光电传感器发出信一号，检测开始，开始采样传感器信号。当板材离开后，停止检测。
3.结言
基于人造板作为结构材用途的大量、广泛应用，保护国家树木资源、提高人造板产品质量与利用率，加强其外力作用下所表现的各种力学强度的检测要求也越来越重要。超声波虽然可以对人造板强度的进行良好检测，但是，在实际使用中还会有各种问题。但只要有决心，大力利用各种科技技术，一定会使我国木材加工事业蒸蒸日上。
参考文献
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