Способ диагностики резонансных свойств древесины и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области отбора качественной древесины для изготовления музыкальных инструментов. Техническим результатом изобретения является то, что появляется возможность установить характер изменения поверхностной микротвердости древесины по годичным слоям и переходную зону между ранней и поздней древесиной. Это достигается тем, что микротвердость устанавливают вдавливанием иглой в строго определенном интервале через каждые 0,05 мм в исследуемый образец в виде радиального керна. Автоматическое фиксирование глубины погружения через цифровые показатели дают возможность строить диаграммы с точностью не менее 0,05 мм и определять твердость древесины в годичных слоях зоны ранних, переходных и поздних трахеид, что впоследствии позволяет определить резонансные свойства древесины. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области диагностики древесины и может быть использовано в обеспечении качественным материалом для изготовления музыкальных инструментов.

Одним из основных критериев качества резонансной древесины является ее макроструктура - ширина годичных слоев и процентное содержание в них так называемой поздней древесины. Для определения этих параметров древесины применяются оптические или лучевые устройства (Федюков В.И. Экспресс-диагностика и отбор резонансной древесины. Учебное пособие.-Йошкар-Ола, 1995).

Теория строения древесины и достигнутые результаты говорят о том, что такие устройства по своим возможностям не отвечают требованиям, предъявляемым к точности диагностики резонансного лесоматериала.

Известен также способ разграничения ранней и поздней древесины так называемым "правилом Морка", согласно которому к ранним трахеидам относятся клетки, у которых радиальный размер просвета /люмена/ более чем в 2 раза превосходит удвоенную толщину клетки в том же радиальном направлении /Полубояринов О. И. Плотность древесины. М.: Лесная пром-сть, 1976, -40 с. сноска/.

Недостатком данного способа являются большая трудоемкость, сложность и низкая производительность, связанные с изготовлением тонких срезов древесины и измерениями с помощью микроскопов.

Известен способ отбора резонансных деревьев по строению путем определения поверхностной микротвердости по образцу в виде радиального керна.

Известное приспособление для испытания на твердость, выбранное в качестве прототипа заявляемого устройства, содержит исследуемый образец и вдавливающее устройство /Б.Н.Уголев. Древесиноведение с основами лесного товароведения: Учебник для вузов.-2-е изд. перераб. и доп.-М.: Лесн. пром-сть, 1986. - С. 200-201, рис. 81/.

Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они не позволяют установить характер изменения поверхностной микротвердости древесины по годичным слоям и делают невозможным прогнозирование резонансных свойств по этому параметру. К тому же при таком способе низка точность определения макроструктуры, т.к. в годичных слоях практически нет четкой границы между ранней и поздней древесиной, а существующие устройства не могут правильно фиксировать переходную зону.

Технический результат заключается в том, что предлагаемый способ и устройство позволяют установить характер изменения поверхностной микротвердости древесины по годичным слоям и переходную зону между ранней и поздней древесиной.

Технический результат достигается тем, что в способе диагностики резонансных свойств древесины микротвердость определяют глубиной погружения в структуру древесины специальной иглы, вдавливаемой в определенном интервале через каждые 0,05 мм с точностью не менее 0,05 мм.

Технический результат достигается также тем, что устройство для диагностики резонансных свойств древесины содержит блок шестерен с возможностью взаимодействия с микрометрическим винтом и блоком фотодиодов, взаимосвязанных с синхронизатором, соединенным с блоком сопряжения с ЭВМ и усилителем электромагнита, соединенным в, свою очередь, электромагнитом прижима, вдавливающее устройство выполнено в виде иглы с измерительной головкой, шарнирно соединенной с коромыслом, подключенным к датчику перемещения иглы, соединенным с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с блоком сопряжения с ЭВМ, исследуемый образец в виде радиального керна помещен в лунку толкателя и закреплен с помощью прижимного ролика.

Способ осуществляют следующим образом. Величина погружения иглы 9 с помощью аналого-цифрового преобразователя 12 преобразуется в цифровой код и поступает в компьютер, где происходит последующая обработка информации при помощи специальной программы. Результаты выдаются на экран или печать в виде таблиц и синусоидальных диаграмм с данными процентного содержания трахеид ранней, переходной и поздней зон в годичных слоях древесины. Располагая такими данными и зная характер их влияния на акустические свойства древесина /Чавчавадзе Е. С. и др. Комплексные исследования резонансной древесины ели обыкновенной// Современные проблемы древесиноведения. Йошкар-Ола: МарГТУ.-1996. -С. 10-11/, не представляет большой сложности оценить потенциальные резонансные свойства материала.

На чертеже представлено заявляемое устройство.

Устройство для диагностики резонансных свойств древесины содержит электромотор 1, соединенный с блоком шестерен 2 с возможностью взаимодействия с микрометрическим винтом 3 и блоком фотодиодов 4, взаимосвязанных с синхронизатором 5, соединенным с блоком сопряжения с ЭВМ 6 и усилителем электромагнита 7, соединенным, в свою очередь, с электромагнитом прижима 8 иглы с измерительной головкой 9, шарнирно соединенной с коромыслом 10, подключенным к датчику перемещения иглы 11, соединенным с аналого-цифровым преобразователем 12, который соединен с блоком сопряжения с ЭВМ 6. Микрометрический винт 3 снабжен толкателем с гайкой 13, исследуемый образец - радиальный керн 14 - помещен в специальную лунку толкателя 13 и закреплен с помощью прижимного ролика 15. Кроме того, устройство содержит блок питания 16.

Устройство работает следующим образом.

Электродвигатель постоянного тока напряжением 27 В через блок шестерен 2 вращает микрометрический винт 3 М6 x 0,5мм. Толкатель 13 посредством передачи микрометрический винт 3 -толкатель с гайкой 13 двигает исследуемый керн 14 вдоль направляющих через измерительную головку с иглой 9. В последней шестерне (блока шестерен 2), которая жестко связана с микрометрическим винтом 3 (напрессована), имеются равномерно расположенные по окружности 10 отверстий. Блок фотодиодов 4 в момент совпадения осей излучающий фотодиод-отверстие в шестерне - принимающий фотодиод вырабатывает синхронизирующий электрический импульс, который подается на блок сопряжения с ЭВМ 6 и через усилитель 7 на электромагнит прижима 8 иглы 9. В момент срабатывания электромагнита прижима 8 игла 9 вдавливается в исследуемый керн 14. Глубина вдавливания иглы 9 зависит от твердости слоя годичного кольца в исследуемом керне 14. Она преобразуется в датчике перемещения иглы 11 в электрический сигнал, который усиливается и подается в аналого-цифровой преобразователь 12, далее в цифровом последовательном коде через блок сопряжения 6 сигнал подается в ЭВМ для дальнейшей обработки.

Формула изобретения

1. Способ диагностики резонансных свойств древесины путем определения поверхностной микротвердости по образцу в виде радиального керна, отличающийся тем, что микротвердость определяют глубиной погружения в структуру древесины иглы, вдавливаемой в определенном интервале через каждые 0,05 мм с точностью не менее 0,05 мм.

2. Устройство для диагностики резонансных свойств древесины, включающее исследуемый образец и вдавливающее устройство, отличающееся тем, что устройство для диагностики содержит блок шестерен, соединенный с возможностью взаимодействия с микрометрическим винтом и блоком фотодиодов, взаимосвязанных с синхронизатором, соединенным с блоком сопряжения с ЭВМ и усилителем электромагнита, соединенным, в свою очередь, с электромагнитом прижима, вдавливающее устройство выполнено в виде иглы с измерительной головкой, шарнирно соединенной с коромыслом, подключенным к датчику перемещения иглы, соединенным с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с блоком сопряжения с ЭВМ, исследуемый образец в виде радиального керна помещен в лунку толкателя и закреплен с помощью прижимного ролика.

РИСУНКИ

Рисунок 1