Стресс-волновая томография

Фотография и волновая томограмма эвкалипта с некоторой гнилью. Здоровая древесина показана коричневыми цветами. Справа: 3D-визуализация показывает вертикальную протяженность гнили.

Акустическая или волновая томография — это неразрушающий метод измерения для визуализации структурной целостности твердого объекта. его используют для проверки сохранности древесины или бетона Например, . Термин акустическая томография относится к ощутимым звукам, вызванным механическими импульсами, используемыми для измерения. Термин «томография волн напряжения» более точно описывает метод измерения.

Функции

Метод основан на многократном измерении времени прохождения волн напряжения между датчиками, подключенными к двух- или трехмерной сетке дискретизации. При акустической стресс-волновой томографии деревьев ( см. также: Диагностика деревьев) датчики сотрясения крепятся в одной или нескольких плоскостях вокруг ствола или ветки и измеряются их положения. Импульсы возбуждаются ударами молотка, и время их поступления на датчики регистрируется.

Скорость распространения импульсов в твердых объектах коррелирует с плотностью и модулем упругости материала ( см. также: Скорость звука ). Внутренние повреждения, такие как гниль или трещины, замедляют импульсы или образуют барьеры, которые затрудняют передачу импульсов. Это приводит к увеличению времени распространения и интерпретируется как снижение скорости. Кажущаяся скорость звука рассчитывается путем деления наименьшего расстояния между датчиками на время пролета между ними.

Специальные математические алгоритмы преобразуют матрицу скоростей в цветное или полутоновое изображение (томограмму), позволяющее оценить степень повреждения. Точность метода ограничена количеством используемых датчиков. Разрешение изображения уступает рентгеновской компьютерной томографии из-за большей длины волны сигналов, но позволяет избежать проблем с излучением высокой энергии.

К таким устройствам относятся «Арботом», акустический томограф PiCUS и Arborsonic 3D.

Литература

• Томикава Ю., Ивасе Ю., Арита К. и Ямада Х., 1986. Неразрушающий контроль деревянного столба с использованием ультразвуковой компьютерной томографии. Транзакции IEEE по ультразвуку, сегнетоэлектрике и контролю частоты, 33 (4), 354–358.
• Терпенинг Р.М., Чжу З., Матарезе Дж.Р. и Льюис К.Э., 1999. Аппарат для визуализации акустического дерева и деревянных элементов. Патент WO 99/44050 (27.02.1999).
• Ринн, Ф. (1999): Устройство для испытания материалов. Устройство для получения материалов расследования. Международный патент PCT/DE00/01467 (11 мая 1999 г.).
• Руст С.; Гёке, Л. (2000): Новое томографическое устройство для неразрушающего контроля стоящих деревьев . В кн.: Материалы 12-го Международного симпозиума по неразрушающему контролю древесины. Университет Западной Венгрии, Шопрон, 13–15 сентября 2000 г., стр. 233–238.
• Руст, С. (2001): Диагностика деревьев без сверления . АФЗ – Лес 56: 924–925.
• Ринн, Ф. (2003): Технические принципы пульсовой томографии , Baumzeitung (8): 29–31.
• Рабе К., Фернер Д., Финк С., Шварце Ф. (2004): Обнаружение разрушения деревьев с помощью волн напряжения и интерпретация акустических томограмм . Древеснокультурный журнал 28 (1/2): 3–19.
• Хаабен К., Сандер К., Хапла Ф., 2006: Исследование качества стволов различных лиственных пород с использованием звуковой импульсной томографии . Технология древесины 47 (6): 2–5