全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
# $ % $ 年 # 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
./01 !"，*/1 #
2345，# $ % $
干燥过程中木材内部含水率检测的 6射线扫描方法
李贤军% 7 蔡智勇# 7 傅7 峰8
（%1 中南林业科技大学材料科学与工程学院 7 长沙 !%$$$!；#1 美国林产品研究所 7 麦迪逊 98:#";#8<=；
81 中国林业科学研究院木材工业研究所 7 北京 %$$$<%）
摘 7 要：7 以红橡和黑胡桃木材为研究对象，采用 6 射线扫描方法测量常规热风干燥过程中木材厚度方向含水率
分布和平均含水率的可行性。结果表明：采用 6 射线扫描无损检测方法可以实现干燥过程中同一木材试件含水
率分布和平均含水率的动态检测；与称重法含水率测量值相比，在 => ? "=>的较宽含水率范围内，不论是在高含
水率阶段还是在低含水率阶段，采用 6 射线扫描法测量木材含水率时，都具有较高的测量精度，测量值偏差最大不
超过 8>；在热风干燥过程中，所有试件含水率的称重法测定值与 6 射线扫描法测定值之间相关系数的平方都在
$1 <: 以上；6 射线扫描方法具有扫描速度快、设备费用较低、测量精度高的特点，为木材含水率的动态检测提供了
一种很好的技术手段。
关键词：7 6 射线扫描；含水率；含水率分布；木材干燥
中图分类号：&:=%1 :%7 7 7 文献标识码：,7 7 7 文章编号：%$$% @ :!==（#$%$）$# @ $%## @ $"
收稿日期：#$$< @ $" @ $#。
基金项目：国家自然科学基金（8$=:%<=8），教育部重点项目基金（#$<$=<），湖南省优秀青年基金（$=A$<$）。
! "#$ %&’() *+(,,-,. /#0123 425 /#(675-,. 01# 8,0#5,(9 /2-6075#
:2,0#,0 -, ;223 <5)-,.
-B 6BCDEFD% 7 ’CB GHBI/DJ # 7 2F 23DJ 8
（%1 !"#$$% $& ’()*+,(% !",*-"* (-. /-0,-**+,-0，1*-)+(% !$2)# 3-,4*+5,)6 $& 7$+*5)+6 (-. 8*"#-$%$067 1#(-05#( !%$$$!；
#1 7$+*5) 9+$.2")5 :(;$+()$+6，3!<= 7$+*5) !*+4,"*7 ’(.,5$-，>? 98:#" @#8<=；
81 A*5*(+"# ?-5),)2)* $& >$$. ?-.25)+6，1=77 B*,C,-0 %$$$<%）
!=605(+0：7 */DK3LMNFOMBP3 6;NCI LOCDDBDJ Q3MH/K RCL FL3K M/ K3M3NQBD3 Q/BLMFN3 O/DM3DM SN/TB03 CDK Q3CD Q/BLMFN3
O/DM3DM /T N3K /CU（ D2*+"25 +2;+(）CDK RC0DFM（ E20%(-5 -,0+(） LCQS03L KFNBDJ H/M CBN KNIBDJ5 +H3 Q/BLMFN3 O/DM3DM
Q3CLFN3K 4I MH3 D/DK3LMNFOMBP3 6;NCI LOCDDBDJ Q3MH/K RCL O/QSCN3K RBMH MH3 O/NN3LS/DKBDJ /D3L Q3CLFN3K 4I MH3
MNCKBMB/DC0 R3BJHMBDJ Q3MH/K5 (M RCL T/FDK MHCM MH3 MR/ Q3MH/KL R3N3 HBJH0I O/NN30CM3K RBMH MH3 O/NN30CMB/D O/3TTBOB3DM /P3N
$1 <:1 VBMHBD MH3 NCDJ3 /T Q/BLMFN3 O/DM3DM 43MR33D => CDK "=>，MH3 QCWBQFQ KBTT3N3DO3 /T Q3CLFN3K Q/BLMFN3 O/DM3DML
FLBDJ MH3 MR/ Q3MH/KL RCL 03LL MHCD 8> 5 +H3 N3LF0M LH/R3K MHCM MH3 D/DK3LMNFOMBP3 6;NCI LOCDDBDJ BL C J//K Q3MH/K M/
O/DMBDF/FL0I Q/DBM/N Q/BLMFN3 O/DM3DM SN/TB03 CDK Q3CD Q/BLMFN3 O/DM3DM KFNBDJ R//K KNIBDJ，RHBOH O/F0K BQSN/P3 MH3
KNIBDJ 3TTBOB3DOI CDK N3KFO3 MH3 3D3NJI O/DLFQSMB/D5
>#) $2536：7 6;NCI LOCDDBDJ；Q/BLMFN3 O/DM3DM；Q/BLMFN3 O/DM3DM SN/TB03；R//K KNIBDJ
7 7 含水率是木材物理性质中的重要特性参数，其
大小不仅几乎与木材所有性质密切相关，且是木材
干燥过程参数控制与调整的主要依据。目前，常用
的含水率测定方法有电测法和称重法，其中电测法
由于具有测量迅速的特点被广泛应用于实际生产
中，但该方法测量范围非常有限，一般仅适用于在含
水率为9>? 8$>的范围内进行测量，且测量精度容
易受到插入深度、纹理方向、环境温度等因素的影
响；称重法是目前最准确的一种含水率测量方法，
但该方法存在着测量速度慢，且难以实现干燥过程
中数据自动采集的缺陷。近年来，部分学者采用 ’+
扫描法（,DMMB，%<<9；,DMMB *) (%F，%<<<；-CNL *) (%F，
#$$=），甚至还通过测定干燥过程中木材内压强和
温度的方法来间接测量木材内部的含水率分布（’CB
*) (%F，#$$"）。但从现有文献来看，这 # 种新方法都
存在着一些难以克服的固有缺陷。如 ’+ 扫描速度
慢、设备昂贵，在实际生产中缺乏应用价值；通过压
强和温度的测量来预测木材含水率仅适合于纤维饱
! 第 " 期 李贤军等：干燥过程中木材内部含水率检测的 # 射线扫描方法
和点以下木材含水率的测量。因此，开发出一种切
实可行的含水率测试技术，实现木材含水率的快速、
高精度、宽范围检测就具有非常重要的现实意义。
最近 " $ % 年，&’())*+ 等（",,-）和 .’*（",,/）分别采
用 # 射线扫描无损检测方法研究了真空干燥和浸
泡过程中木材内部含水率分布的动态变化规律，其
结果表明：该方法不仅检测速度快，设备费用较低，
且能实现木材内部含水率分布的动态检测。本文将
在前述研究基础上，以红橡（!"#$%"& $"’$(）和黑胡
桃（ )"*+(,& ,-*$(）木材为研究对象，利用 # 射线断
面密度扫描设备，进一步研究采用 # 射线扫描方法
测量常规热风干燥过程中木材含水率及木材厚度方
向含水率分布的可行性，以期为干燥机制研究和实
际干燥过程控制中木材含水率的测量提供一种切实
可行的测试方法。
0! 理论基础
木材是由纤维素、半纤维素、木素及其他少量化
学物质构成的天然高分子聚合物。当用 # 射线辐
射木材时，# 射线束入射强度与透射强度的比值可
以用下列公式表示：
. / ., 0 (
1 "!2， （0）
式中：. 和 ., 分别为 # 射线束穿过木材试件后和前
的强度；( 为自然对数底；" 为质量衰减系数，
12"·+ 3 0；! 为 # 射线束辐射区域木材的平均密度，
+·12 3 %；2 为木材在 # 射线束穿透方向上的厚度尺
寸，12。
根据上述方程，可以得到 # 射线束辐射区域木
材平均密度的表达式：
! 0 0
"2
45（
.,
.
）。 （"）
! ! 因此，只要已知 # 射线束入射强度与透射强度
的比值、质量衰减系数 " 和 # 射线束穿透木材的厚
度就可以根据方程（"）求出木材密度。已有研究表
明，质量衰减系数 " 取决于 # 射线入射能量和木材
本身的性质，木材内水分含量是影响衰减系数的主
要因素，木材实质内化学成分的变化对衰减系数的
影响很小（ 6*57+8(5，0990；.’*，",,/）。在本研究
中，质量衰减系数 " 的选取通过仪器本身对木材的
预扫描来确定。
在本文中，为研究干燥过程中木材厚度方向含
水率分布的动态变化规律，先将木材沿厚度方向平
均分为 3 层，根据 # 射线扫描获得的试件厚度方向
密度分布数据，采用直线插值和加权平均方法，求出
每层平均密度，再根据任意时刻木材每层密度、尺寸
和对应层绝干状态下的密度、尺寸，采用下列公式就
可以计算出任意时刻木材中任意层的含水率，木材
试件的平均含水率用各层含水率的算术平均值
表示。
4（ -，5） 0
6（ -，5） 1 6（,，5）
6（,，5）
7 0,,8
0
!（ -，5）9（ -，5）:（ -，5）;（ -，5） 1 !（,，5）9（,，5）:（,，5）;（,，5）
!（,，5）9（,，5）:（,，5）;（,，5）
7
! 0,,8， （%）
式中：4，6，!，9，:，; 分别表示含水率（:）、质量
（ +）、密度（ ;+·2 3 %）、纵向尺寸（ 22）、弦向尺寸
（22）和每层厚度（22）。下标 -，5 分别表示某测量
时刻和层数（0 $ 3 ），其中第 0 与 3 层为表面层。
由于在干燥过程中木材纵向收缩非常小，实际计算
时可将木材纵向尺寸视同常数。
"! 材料与方法
!" #$ 试验材料
试验材料为红橡木和黑胡桃生材，锯材规格为
" ,,, 22（长）< %, 22（厚）< 自然宽的整边锯材。
试验前，将锯材加工成长度和宽度皆为 =, 22、厚度
为 "> 22 的小试件。每个树种各取来自同一木段
的 = 个试件，并使这 = 个试件的尺寸、形状、材性尽
量相同。红橡与黑胡桃木材试件的初含水率分别约
为 -=:和 >=:。
!" !$ 试验仪器与设备
在本研究中所采用的 # 射线断面密度扫描设
备（?@AB,0#）由 # 射线发射与接收系统、数据采集
系统、机械步进系统和计算机控制与数据处理系统
> 个部分构成（图 0）。其中 # 射线发射与接收系统
主要作用是通过高压 # 射线电子管（=, ;C）产生具
有较高穿透能力的 # 射线，并检测入射前和穿透木
材后 # 射线的强度；数据采集系统主要用来采集扫
描前木材的尺寸和质量数据；机械步进系统是在计
算机的控制下，使装载木材试件的样品台匀速通过
# 射线的扇形扫描区域；计算机控制与数据处理系
统是在专用软件的支持下，控制整个系统的协调动
作，并将采集到的各种数据进行处理，得到木材试件
厚度方向的密度分布曲线。木材的常规热风干燥在
恒温恒湿箱（&4D( E）中进行。
!" %$ 试验方法与步骤
试验前先用耐高温防水高性能双组分环氧树脂
（FB& G(47，最高使用温度 "-, H）和铝箔封闭试件端
面和侧面，待树脂充分固化 >/ I 后再清除覆着在固
化层外表面的铝箔。试验时，先通过数据采集系统测
%"0
林 业 科 学 !" 卷 #
图 $# %&’()$* 设备断面密度扫描原理
+,-. $# /012345,0 6,4-743 89 %&’()$* 987 :275,04;
62<=,5> =04<<,<-
$. *射线源 *(74> =8?702；@. *射线孔隙 *(74> A872；B. *射线 *(74>；
!.木材试件 /A20,32< 5,3C27；D. 样品台 /43A;2 54C;2；". 检测孔隙
&25205,8< A872；E. 检测器晶体 F7>=54; 62520587；G.扫描架 /04<<,<- 97432.
量试件初始尺寸和质量，再将木材试件安装在样品台
上，开启 * 射线断面密度扫描仪，沿着木材厚度方向
扫描（步长为 )H $)@ 33），测试木材厚度方向密度分
布。然后将经过初始扫描后的木材试件放置在恒温
恒湿箱中进行预热、干燥处理，每次放置一组 D 个试
件。在整个干燥周期的前 E 天，恒温恒湿箱中的干、
湿球温度分别设定为 E) I和 "D I，E 天后，湿球温度
调低为 DD I，当试件干燥到平均含水率在 $DJ以下
后，湿球温度再调低到 D) I。干燥到设定时间时，从
恒温恒湿箱中取出试件，再测量其尺寸和质量，并进
行扫描，如此反复，直到木材含水率降低至 $)J左右
为止，再将干燥后的试件置于温度设定为（$)B K @）I
的恒温干燥箱中进行绝干处理，最后再测量绝干木材
试件尺寸和质量，并扫描其厚度方向绝干密度分布。
取每组试验中初始状态基本一致、干燥条件相同的 D
个试件平均测量值作为试验结果，并绘制常规热风干
燥过程中木材厚度方向密度和含水率分布曲线。并
将各个阶段用 * 射线扫描法和称重法测定的木材平
均含水率值进行对比分析。
B# 结果与讨论
根据木材试件在干燥前初始状态、干燥过程中、
绝干状态下的断面密度分布曲线，采用直线插值和
加权平均数学方法，可以得到将木材均分为 @$ 层时
厚度方向的断面密度分布。为消除木材表面微小加
工缺陷及界面测量数据容易失真对测量结果的影
响，在计算表层（第 $ 与第 @$ 层）的平均密度时，剔
除最表层 D 个扫描步长的密度数据（厚度约为 )H D
33）。图 @ 和图 ! 分别表示了红橡和黑胡桃木材试
件在干燥前（红橡初含水率为 "!J，黑胡桃含水率
为 !!J）、干燥过程中的不同阶段和绝干状态下（含
水率为 )）厚度方向的断面密度分布。再根据公式
（B）的计算结果，可以绘制出不同时刻木材内部含
水率的动态分布曲线（图 B 和 D）。
图 @# 干燥过程中红橡试件断面密度分布
+,-. @# &2<=,5> A789,;2 89 726 84L 6?7,<- 185 4,7 67>,<-
图 B# 干燥过程中红橡试件断面含水率分布
+,-. B# MF A789,;2 89 726 84L 6?7,<- 185 4,7 67>,<-
图 !# 干燥过程中黑胡桃试件断面密度分布
+,-. !# &2<=,5> A789,;2 89 N4;,<-
从图 @ O D 中可以看出，随着干燥过程的进行，
木材表层和内部各层密度和含水率都随之下降，且
在干燥初期木材表层的含水率降低幅度大于芯层，
使得试件芯层（第 $$ 层）与表层（第 $ 与第 @$ 层）
含水率差值大于初始状态下（干燥前）木材芯表层
含水率差，随着干燥过程的进行，木材表层含水率的
降低幅度低于芯层，芯层与表层的含水率差值低于
干燥前木材芯表层含水率差，并逐渐减少。对红橡
木而言，当木材平均含水率约为 "!J（干燥前初始
!@$
! 第 " 期 李贤军等：干燥过程中木材内部含水率检测的 # 射线扫描方法
图 $! 干燥过程中黑胡桃试件断面含水率分布
%&’( $! )* +,-.&/0 -. 12/345 64,&3’ 7-5 2&, 6,8&3’
状态），$9:，;<:，9=:，";:，>?:，>": 和 >@:
时，木材芯层与表层含水率差分别为 >=A "":，
""A <9:，""A >B:，>=A @?:，>?A =":，
>9A B=:和 平均含水率约为 ;;:（干燥前初始状态），9;:，
"=:，"":，>9:，>>:和 <:时，木材芯层与表层含
水率差分别为 >=A B9:，">A 9B:，>BA B>:，?A =$:，
9A <@:，>A =>:和 >A ;>:。因此，对整个干燥过程
而言，木材厚度方向芯层与表层含水率差呈现出先
增加后减小的趋势。这是由于在常规热风干燥过程
中，木材水分的蒸发首先发生在木材表层，木材表层
的含水率降低最快，因此干燥初期，木材内外含水率
差增大；随着干燥过程的进行，木材内部水分开始
向表面迁移，厚度方向水分分布逐渐趋向均匀，内外
含水率差逐渐减小。这一试验结果与以往通过分层
切片法得到的热风干燥过程中木材内含水率分布的
变化规律完全一致（C360,D !" #$%，>==?；E4 !" #$%，
>=<;）。这说明用 # 射线扫描方法对干燥过程中同
一木材试件断面上的含水率分布进行连续无损动态
检测是可行的。
前期研究表明，采用该方法测量木材吸水过程
中厚度方向的含水率分布时，具有足够的精度，其测
量数据与用称重法测量得到的含水率数据之间相关
系数的平方在 @A =$ 以上。在研究干燥过程中木材
内部的含水率分布规律时，目前，通常采用分层切片
法（%03’ !" #$%，>=$$；F2,,&D !" #$%，>=<;；G0&H0, !"
#$%，"@@;；I&2 !" #$%，"@@?；李贤军等，"@@B），部分采
用了 *J 扫描法（C355&，>==$；C355& !" #$%，>===；G2,D
!" #$%，"@@<），甚至还有部分学者通过测定木材内压
强和温度来间接测定纤维饱和点以下木材内部的含
水率分布（*2& !" #$%，"@@B）。在但在实际操作过程
中，这些测量方法都存在较大的固有缺陷。如分层
切片法不仅无法连续测量干燥过程中同一木材试件
内部的含水率分布，且在切片过程中不可避免地存
在着水分蒸发影响测量精度的问题；其他 " 种方法
不是因为设备昂贵，就是含水率测量范围和测量点
数量非常有限，还看不到实际应用的价值和前景。
因此，# 射线扫描法是一种比较理想的木材含水率
分布测试方法，为研究干燥过程中木材内部的含水
率动态分布规律和水分迁移机制提供了一种很好的
检测手段。
为进一步考察用 # 射线扫描法对木材含水率
进行测量的可靠性，本研究将干燥过程中不同阶段
用 # 射线扫描法和称重法测量得到的木材平均含
水率值进行比较，以检验其测量精度。图 B，? 分别
表示了 $ 个红橡和黑胡桃木材试件在热风干燥过程
中用 # 射线扫描方法和称重法测量得到的木材平
均含水率随干燥时间的变化规律。从图中可以明显
看出：无论是红橡还是黑胡桃试件，在热风干燥过
程中的各个阶段，用 # 射线扫描方法和称重法测量
得到的木材含水率值都非常接近，两者之间的绝对
偏差在 ": 以内，其相关系数的平方高达 @A ==? ?
（红橡）和 @A ==" 9（黑胡桃）。表 >，" 分别表示了红
橡和黑胡桃所有试件在干燥过程中不同阶段用 #
射线扫描法和称重法测得到的木材含水率，" 种测
图 B! # 射线和称重法含水率测定值比较（红橡）
%&’( B! J70 K-L+2,&D-3 -. L02D4,06 )* M8 570 L057-6
-. #N,28 236 10&’75&3’ .-, ,06 -2H
图 ?! # 射线和称重法含水率测定值比较（黑胡桃）
%&’( ?! J70 K-L+2,&D-3 -. L02D4,06 )* M8 570 L057-6 -.
#N,28 236 10&’75&3’ .-, 12/345
$">
林 业 科 学 !" 卷 #
试方法所得到的含水率偏差及 $ 组数据之间的相关
系数。从表中可以更清晰地看出，用 % 射线扫描方
法测量木材的平均含水率时，无论是在高含水率阶
段还是在低含水率阶段，都具有非常高的精度，其测
量值与实际值（用称重法测得的含水率表示）之间
的最大偏差不超过 &’，其相关系数的平方都在
() *+ 以上。综上所述，用 % 射线扫描方法不仅可以
测量干燥过程中木材内部的含水率分布，且能对木
材平均含水率进行足够精度的测量。
表 !" # 种不同方法含水率测量值比较及其相关系数（红橡）
$%&’ !" $() *+,-%./0+1 +2 34 ,)%05.)6 7/8( 6/22).)18 ,)8(+60 %16 /80 .)9):%18 *+)22/*/)18 2+. .)6 +%;
试件号
,-./01.2
345
测量方法
6.789:.;
1.<=4;
时间 >01. ? =
( $! !@ *" A"$ $A( $B@ &("
含水率 6408<9:. /42<.2< ? ’
!$
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E "$) AB B() &@ !+) &( &*) +( $() B! A") (@ AA) A+ A() (&
FA 称重法 G.0E=<02E "!) *B B$) $B !@) +@ !A) A" $$) (A A+) *$ AA) B* A() (A () **$ "
偏差 H.I07<042 $) @( A) @+ A) !+ A) !" A) !" A) @! () !A J () ($
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E "&) *! B") B" BA) ($ !A) A& $$) *! AB) !( A() A@ *) $!
F$ 称重法 G.0E=<02E "!) @@ B") +@ B() "& !A) $! $&) +* A") *! A() !@ *) A@ () **@ +
偏差 H.I07<042 () *! () $$ J () &* () AA () @! A) B! () &( J () (+
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E "&) "" B&) $! !+) @@ &@) $$ $!) $A A@) $+ A$) "" A() $B
F& 称重法 G.0E=<02E "B) "! B!) $* !@) A$ &*) AA $B) (A A*) !+ A$) B$ A() $& () **+ $
偏差 H.I07<042 A) ** A) (B () $! () @* () @( A) A* J () A! J () (A
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E "") !+ !*) &+ !!) @( &B) !$ $$) @@ A+) $A A$) A+ *) B(
F! 称重法 G.0E=<02E "+) B! !@) +( !!) !$ &!) +" $$) !$ A@) (" A$) (! *) B$ () **@ *
偏差 H.I07<042 A) (@ J () "+ J () &* J () "" J () !+ () @! J () A& () ($
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E "A) +" B$) B" !@) ($ !A) ($ $B) "A A*) &$ A$) B( A() $!
FB 称重法 G.0E=<02E "!) "B B!) !@ !*) +" !$) +& $") A$ $() +" A$) *& A() &* () **$ !
偏差 H.I07<042 $) @@ A) *$ A) +! A) +$ () BA A) !! () !& () AB
表 #" # 种不同方法含水率测量值比较及其相关系数（黑胡桃）
$%&’ !" $() *+,-%./0+1 +2 34 ,)%05.)6 7/8( 6/22).)18 ,)8(+60 %16 /80 .)9):%18 *+)22/*/)18 2+. 7%9158
试件号
,-./01.2
345
测量方法
6.789:.;
1.<=4;
时间 >01. ? =
( $! !@ *" A"$ $A( $B@
含水率 6408<9:. /42<.2< ? ’
!$
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E &@) +$ $!) +* $A) A@ A*) (@ A$) *A *) !A +) (A
GA 称重法 G.0E=<02E !() &* $+) A( $&) B( $() "@ A!) (( A() "" @) (A () *+& A
偏差 H.I07<042 A) "" $) &$ $) &$ A) "A A) (* A) $B () **
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E !B) (& &B) B@ $@) !@ $$) (* A$) BA AA) B$ +) $B
G$ 称重法 G.0E=<02E !") *$ &+) "$ &() !& $&) "@ A&) $B A$) &A +) B& () *@+ A
偏差 H.I07<042 A) @@ $) (! A) *B A) B* () +B () +* () $@
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E !+) &* &") &( &() B+ $$) &( A&) @B AA) BB @) $A
G& 称重法 G.0E=<02E !+) B( &+) B( &$) $! $&) +A A!) (B AA) +" @) A$ () **B (
偏差 H.I07<042 () AA A) $( A) "+ A) !A () A* () $A J () (@
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E !$) (B &!) B@ &() *( $$) (+ A&) AA AA) "$ @) &(
G! 称重法 G.0E=<02E !!) B+ &") *B &$) +" $&) &B A!) (+ A$) $A @) +B () *@$ A
偏差 H.I07<042 $) B& $) &+ A) @" A) $@ () *" () B@ () !B
% 射线扫描法 %C:7D 8/72202E !B) !" &+) "" &&) AA $!) @" A&) $A A$) A+ @) "A
GB 称重法 G.0E=<02E !!) @@ &+) &$ &&) (* $!) +! A&) B* A$) !" @) "+ () *** !
偏差 H.I07<042 J () B+ J () &! J () ($ J () A$ () &+ () $* () ("
# # 最后需要指出的是，在用 % 射线扫描方法测量
木材含水率和含水率分布时，也不可避免地会出现
测量误差，其误差主要来源于以下几个方面：一是
% 射线断面密度扫描设备在密度测量过程中会出现
测量误差；二是采用该方法测量干燥过程中木材厚
度方向的含水率分布时，有一个隐含的假设条件：
木材在厚度方向上均匀收缩，但在实际的干燥过程
中，厚度方向上的收缩是不完全均匀的，这也不可避
免会给试验结果带来误差；三是木材尺寸测量不完
全准确所带来的误差；四是由于干燥导致的木材严
重变形使得干燥过程中不同阶段木材内部各层密度
与其对应层的绝干密度不能严格对应所导致的误
差。从笔者所开展的大量试验研究来看，在现有条
件下，前 & 方面的误差源对木材含水率测量精度的
"$A
! 第 " 期 李贤军等：干燥过程中木材内部含水率检测的 # 射线扫描方法
影响不大，但干燥条件太剧烈引起的试件过度变形
将严重影响测量精度。因此，要使 # 射线扫描法具
有较高的含水率测量精度，除了要求 # 射线断面密
度扫面设备本身具有较高的密度测量精度外，还需
要注意控制干燥过程，尽量避免木材严重干燥缺陷
的出现，尤其是过度的瓦弯变形和开裂的出现。本
文研究结果证明：只要操作得当，采用该方法实现
木材含水率和含水率分布的高精度动态检测是完全
可行的。
$! 结论
干燥过程中木材含水率的快速、高精度、宽范围
检测一直是木材科学与技术研究领域的难点。本文
以红橡木和黑胡桃为对象，研究采用 # 射线扫描无
损检测方法测量常规热风干燥过程中木材含水率及
含水率分布的可行性。研究结果表明：采用 # 射线
扫描无损检测方法可以实现干燥过程中同一木材试
件平均含水率和含水率分布的动态检测；与称重法
含水率测量值相比，在 %& ’ (%& 的较宽含水率范
围内，不论是在高含水率阶段还是在低含水率阶段，
采用 # 射线扫描法测量木材含水率时，都具有较高
的测量精度，其测量值偏差最大不超过 )&；在热风
干燥过程中，所有试件含水率的称重法测定值与 #
射线扫描法测定值之间相关系数的平方都在 *+ ,-
以上。
# 射线扫描方法不仅检测速度快，设备费用较
低，且能实现木材内部含水率分布和平均含水率的
动态检测，为研究干燥过程中木材内部的含水率动
态分布规律和水分迁移机制提供了一种很好的技术
手段。
参 考 文 献
李贤军，吴庆利，姜 ! 伟，等 . "**(.微波真空干燥过程中木材内的水
分迁移机理 .北京林业大学学报，"%（)）：/0* 1 /0).
234567 8， 957:56 2. /,,-. ;5<7=65>53? <34 5@CB7?=65
?6<37:C6? EC5DDBEB53?7 4=6B3F 46GB3F CD HCC4. ICAJDC67EK=3F，
0/：)-" 1 )%*+
23??B 2. /,,0. ;BE6CH<@5 46GB3F CD :B35 <34 7:6=E5. ICAJ 8CKL=34
M56N7?CDD，0)：))) 1 ))%+
23??B 2，O5665 O. /,,,. 2 >BE6CH<@5 <::ABE46GB3F：?5>:56CB7?=65 4B7?6BP=?BC3 B3 HCC4. MCC4 QEB
<34 R5EK，))：/") 1 /)%.
S<5??BF 8，8C>CB7?=65 EC3?53?
:6CDBA57 B3 < PC<64 4=6B3F 46GB3F：< :CAGEK6C>
B3?56D T :6577=65 AR5EK，$*："(/ 1 "-$.
UC3B?C6B3F EC3E5:? CD >CB7?=65 EC3?53?
4B7?6BP=?BC3 B3 HCC4 4=6B3F 8Y T @ 46GB3F. 9 HCC4 QEB，
0)：/ 1 $.
U5?KC4 CD 45?56>B3B3F >CB7?=65 F6<4B53? B3 HCC4.
YC657? O6C4 9，0%（- T %）：$/ 1 $0.
Y53F V，Q=EK7A<34 [. /,00. \>:6C@54 ?5EK3B]=5 DC6 >5<7=6B3F >CB7?=65
EC3?53? F6<4B53?7 B3 HCC4. YC657? O6C4 9，0（/）：-/ 1 -(+
^= _ S，^<66:56CB7?=65 EC3?53? B3
A=>P56 4=6B3F :65K5/%：/"/ 1 /)0+ .
I<66B7 8，R<6<7 ;. /,%$. UC>:<6B7C3 CD >CB7?=65 EC3?53? 4B7?6BP=?BC3，
7?6577 4B7?6BP=?BC3，<34 7K6B3NP56 46B54 PG <
6<4BCLD65]=53EG T @ 46GB3F :6CE577 <34 < EC3@53?BC3YC657? O6C4 9，)$（/）：$$ 1 0$.
9B< ‘，2DJCB7?=65 4BDD=7BC3 B3 >BE6CH<@5
46GB3F CD K<64HCC4. ‘6GB3F R5EK3CACFG，"0：$$, 1 $0$+
_<67 I， 23??B _. "**%. ;C45AB3F >BE6CH<@5 K5CB7?=65
654B7?6BP=?BC3 B3 HCC4. ‘6GB3F R5EK3CACFG，"(：00" 1 00,.
_5BN56 ;，24<>7N< ;，8CP56?，!" #$. "**$. a >BE6CH<@5 46GB3F
CD P55EK：:6C:56?G :6CDBA57 <34 5356FG 5DDBEB53EG. bc :6CE554B3F7：
U[QR b/0 EC3D5653E5，2?K537，X2^8bY，"" 1 "$.
_B34F653 _ [. /,,/. ;54BEEC5DDBEB53?7，EC335E?BE=?L7?=4B57 <34 ?K5B6 65AMCC4 QEB <34 R5EK，"0：)$/ 1 )$,.
（责任编辑 ! 石红青）
-"/