[发明专利]一种基于X射线计算机断层扫描技术的竹材含水率快速检测方法

说明书

技术领域：

本发明属于一种基于X射线计算机断层扫描技术的竹材含水率快速检测方法，主要是对毛竹含水率的X射线计算机断层扫描技术检测方法。

背景技术：

竹材是一种吸湿性材料，其含水率与密度密切相关，含水率变化直接影响竹材的强度、刚性、硬度、耐腐朽以及机械加工性能、燃烧值、导热性、导电性等，从而影响竹材的加工工艺及利用。因此，在该地域内或该批竹材进行加工工艺及利用之前，均需对竹材进含水率检测，并与检测结果作为依据决定该地域内或该批竹材进行加工工艺及利用领域。

目前测量竹材含水率常用的方法是称重法，测定结果比较准确，限制较少，适用于任何水分状态的任何竹材，但是比较费时，操作繁琐，检测成本高，易对被检物造成破坏，影响工业生产速度。此外测量竹材含水率还有电阻法和电磁法，二者只能测定纤维饱和点以下一定范围内的含水率，测定结果准确性差，限制条件多，比较费时，操作繁琐，检测成本高，易对被检物造成破坏，影响工业生产速度。

因此，寻求一种环境友好和高效便捷的无损检测方法来获得竹材含水率是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于X射线计算机断层扫描技术的竹材含水率快速检测方法,能环境友好和高效、便捷快速、无损地检测获得竹材的含水率，还具有检测准确，环保，成本低和操作简便的优点。

为此,本发明的方法包括如下步骤:

（1）待测竹材含水率测定标准试件的选定和要求，

从竹材离地约1.0m～1.6m整节处，向上截取1.8m～2.2m长整节处截断，在其中选取无明显缺陷及竹青无损伤、节间长度在200mm～210mm以上的整竹节，按东西南北方向劈制15mm宽试条各一根，在每一试条上截取一个试件，试样为近似矩形，尺寸为长10mm、宽10mm及试样的竹壁厚；

（2）将制作好的试件置于含不同饱和盐溶液干燥器中，待试件含水率稳定不再变化，参照GB/T15780-1995《竹材物理力学性质试验方法》称量不同含水率梯度状态下，试件质量与103±2℃条件下烘干的全干质量，计算试件含水率，实验室室温20±2℃；

（3）保持实验室室温20±2℃，利用X射线计算机断层CT扫描技术对由步骤（2）得到的不同含水率状态下的试件沿毛竹轴向方向进行CT扫描，根据竹种不同选定适宜的扫描参数，根据扫描层厚与层间距确定扫描断层层数，求取试件每张断层图片的平均CT值，计算出试件整体平均CT值，计算公式：

CT，

式中CT为平均CT值，CT₁、CT₂……CT_n为不同断层CT值，n为扫描断层数；

（4）依据由步骤（2）得到的建立不同含水率梯度状态下的含水率与由步骤（3）得到的CT值的数据拟合曲线；

（5）利用CT扫描测定待测样品CT值，根据上述拟合曲线，建立拟合方程，计算待测样品的含水率；

同时满足下述条件的为毛竹相对含水率：

拟合方程为：Mc=0.001H+0.2345，R2=0.9884；式中Mc为相对含水率，H为CT值；

验证模型决定系数R2=0.9911；

（6）利用由步骤（5）得到的毛竹相对含水率，决定该批竹材或该地域内的竹材的加工工艺及利用领域。

所述的试样用饱水状态下的湿材制作。

所述的X射线计算机断层CT扫描技术采用美国通用电气BrightSpeedExcel4层螺旋CT机，扫描参数设定为120kV、160mAs、层厚0.625mm、层间距1.25mm、FOV9.6及重建算法“std”，对每个试件扫描5张CT图像，实验室室温20±2℃。

所述的待测竹材含水率测定标准试件选定的竹材离地约1.4m～1.5m整节处，向上截取1.9m～2.1m长整节处截断，选取无明显缺陷及竹青无损伤、节间长度在205mm～210mm以上的整竹节。

所述的X射线计算机断层CT扫描是在室温20±2℃状态下进行。

所述的不同饱和盐溶液法，是将试件调整至不同稳定含水率状态。

所述的步骤（4）中试件扫描方向为沿毛竹轴向方向，并根据竹种不同选定适宜的扫描参数，根据扫描层厚与层间距确定扫描断层层数。