為解決這一難題，浙江農(nóng)林大學(xué)王麗霞等8位同學(xué)，在馮海林、李光輝等老師的指導(dǎo)下，歷經(jīng)多年成功開(kāi)發(fā)出木材應(yīng)力波斷層成像儀，可以像給人做心電圖一樣，在不破壞木材的前提下了解木材內(nèi)部狀況。

    近日，“木材應(yīng)力波斷層成像儀”在第十三屆“挑戰(zhàn)杯”交通銀行全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽決賽中，榮獲“挑戰(zhàn)杯”二等獎(jiǎng)和“交叉創(chuàng)新獎(jiǎng)”一等獎(jiǎng)。

    不用砍樹(shù)就知道樹(shù)木好壞

    一棵生長(zhǎng)的大樹(shù)，樹(shù)干里有沒(méi)有空，有經(jīng)驗(yàn)的師傅用手敲敲聽(tīng)聽(tīng)聲音，或許能夠鑒別出來(lái)。但還是會(huì)存在失策的情況。就像林場(chǎng)砍樹(shù)下來(lái)做材料，就時(shí)常碰到砍下來(lái)的樹(shù)空洞無(wú)用，白砍了。

    負(fù)責(zé)研發(fā)木材應(yīng)力波斷層成像儀的李光輝教授介紹說(shuō)，該儀器主要利用脈沖錘撞擊樹(shù)木，使其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力波的傳播，在此期間，與脈沖錘聯(lián)結(jié)在一起的木材應(yīng)力波斷層成像儀中，會(huì)自動(dòng)利用傳感器輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)模擬電路處理后輸出至數(shù)字處理電路，然后數(shù)字處理電路對(duì)前級(jí)輸出的信號(hào)進(jìn)行處理，得到應(yīng)力波傳播時(shí)間的波形圖，并通過(guò)木材應(yīng)力波斷層成像儀的顯示器顯示。使用者可以通過(guò)測(cè)量應(yīng)力波的傳播時(shí)間和傳播速度的變化，并計(jì)算木材彈性模量等參數(shù)，通過(guò)比正常的同類樹(shù)種相關(guān)數(shù)據(jù)，來(lái)判斷木材內(nèi)部有無(wú)缺陷。

    “用我們的儀器，砍樹(shù)前測(cè)一測(cè)就知道了。”浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院學(xué)生王麗霞說(shuō)，只需要在樹(shù)上釘一些釘子支撐傳感器，就可能通過(guò)敲擊后產(chǎn)生的應(yīng)力波，洞悉樹(shù)木里的情況。“根據(jù)傳感器傳回來(lái)的速度，電腦上能夠顯示圖像。傳回來(lái)的速度越慢，電腦上顯示紅色、黃色的可能性就越大，因?yàn)檫@兩種顏色是代表樹(shù)木都有問(wèn)題，其中紅色表示問(wèn)題最嚴(yán)重，如果顯示綠色就表明樹(shù)木內(nèi)部是好的。”

    一代儀器曾在故宮使用過(guò)

    “我們的儀器，不僅可以用在還在生長(zhǎng)的樹(shù)木身上，還能夠用在古建筑的木材檢測(cè)中。兩三年前的一代儀器，還在北京故宮檢測(cè)過(guò)立柱，幫助管理單位發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提前保養(yǎng)。”說(shuō)起自己參與研發(fā)的儀器，王麗霞一臉自豪。

    這份自豪不是沒(méi)有理由的。“在此之前，木材研究領(lǐng)域雖然也有紅外線檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、核磁共振檢測(cè)法等，但是因?yàn)樵O(shè)備昂貴、復(fù)雜而難以推廣，我們開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品最大特點(diǎn)是既不破壞材料的原有特性，又能在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)獲得檢測(cè)結(jié)果。此外，我們的儀器還有在傳感器與被測(cè)木材之間不需任何的耦合劑；使用方便，不受木材尺寸和形狀的影響；不對(duì)人體造成危害等優(yōu)點(diǎn)，和國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品相比成本低得多。”

    新一代的木材應(yīng)力波斷層成像儀，技術(shù)上面已經(jīng)與國(guó)際接軌了，都是采用二維顯像，能讓人一眼看到木材內(nèi)部的圖像。但是，價(jià)格卻是國(guó)外產(chǎn)品的零頭。“德國(guó)產(chǎn)的儀器售價(jià)20多萬(wàn)，匈牙利的儀器售價(jià)達(dá)到30萬(wàn)，我們的價(jià)格才3萬(wàn)左右，功效都差不多。”現(xiàn)在，浙江省林業(yè)廳已經(jīng)使用浙農(nóng)林大學(xué)研發(fā)的木材應(yīng)力波斷層成像儀。