全 文 ：第 !" 卷 第 #$ 期
% $ # $ 年 #$ 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
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2345!% $ # $
应力波在立木冻结与常温状态下的传播速度比较!
高6珊6王立海6王6洋6徐华东
"黑龙江省森林持续经营与环境为生物工程重点实验室6东北林业大学工程技术学院6哈尔滨 #A$$!$#
摘6要!6为提高冬季木材缺陷判断的可靠性和准确性!实现冬季木材利用的最大化!选择来自哈尔滨林业试验基
地的 #$ 个东北林区的主要树种!进行应力波在立木冻结与常温状态下传播速度的比较研究$ 结果表明% 冻结状态
下立木的应力波纵向传播速度高于常温状态约 #"1A$_!径向传播速度高于常温状态约 %%1!@_!且应力波在冻结
与常温状态下的立木内传播速度二者之间存在较强的线性关系& 冻结状态下!应力波的传播速度受含水率的影响
显著"相关系数多数在 $1@ 以上#!而常温状态下没有显著影响$
关键词%6应力波& 立木& 冻结状态& 常温状态& 传播速度
中图分类号! &?@#666文献标识码!,666文章编号!#$$# =?!@@"%$#$##$ =$#%! =$"
收稿日期% %$$@ =#% =$@& 修回日期% %$$7 =#$ =%A$
基金项目% 国家自然科学基金"8$"?#"!8# & )十一五*林业科技支撑课题"%$$"F,D#@F$?# $
!王立海为通讯作者$
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&/3-/]#56&*B(6%(5&’+5()’&’(#4)’&/3-/9 B5(($
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J4H0HK94H/N />Z//U HN ZHN4MS! #$ ;9HN PRM3HMPHN 4LMN/S4LM9P4>/SMP49SM9/>\9STHN a/SMP4)QRMSH;MN490&494H/N ZMSM4MP4MU
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LH0/NS/KMN 9NU N/S;904M;RMS94JSMP494MP5iLH0M4LM;/HP4JSM3/N4MN4/>P49NUHN<4SMMPMQ3MMU 4LM
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=(0 >#53$%6P4SMPPZ9[M& P49NUHN<4SMM& >S/KMN P494M& N/S;904M;RMS94JSMP494M& RS/R9<94HN<[M0/3H4V
66目前!几种木材性能预测的无损评价技术已得
到了广泛的研究与应用!其中基于应力波法木材无
损检测技术的研究在国内外都已经取得了极大的进
展!尤其在木材缺陷的判断(木材力学性质的检测等
方面得到了较好的应用!取得了一定成果$ 然而!应
力波检测对象大多是常温和生长期内的树木或是一
些加工好的样品材!并通过试验研究此条件下应力
波传播速度与木材各种性能之间的相互关系!而对
立木的研究亦有报道$ O9;9;/4/等 " #77@ # 和
&H;RP/N 等"%$$##对橡胶 "2&$&+$ 9$)5+,9#树和板
材进行了含水率与应力波传播速度关系研究!结果
表明含水率对应力波的传播速度产生显著影响!二
者呈负相关$ I/PP等"%$$##通过应力波对美国东
部白 松 " J+),##*%-8,## 和 花 旗 松 " J#",?-*#,5$
9")7+"#+#板材进行试验! 研究应力波传播时间与木
材抗压强度的关系!结果表明二者之间有很好的线
性关系!木材强度低的应力波传播时间长$ iJ
"%$$%#对立木生长质量进行评估!发现生长参数对
应力传播时间影响较大$ 杨学春等 "%$$A#研究红
松"J+),#B-%$+")#+##木结构缺陷对应力波传播参数
的影响得出结论% 应力波传播时间与缺陷孔径大
小(数量呈正相关!而应力波传播速度与孔径大小(
数量呈负相关!端部孔洞对应力波传播参数没有显
著影响$ I/PP等"%$$A#对花旗松原木旋切心板进
行应力波法检测!结果表明应力波法获得的原木动
弹性模量与静弹性模量之间具有很好的相关关系$
6第 #$ 期 高6珊等% 应力波在立木冻结与常温状态下的传播速度比较
\9N 等"%$$"#用应力波在对定向刨花板 "2&F#板
材进行检测!得出含水率(检测方式不同对应力波纵
向传播速度的影响显著$ 王立海等 "%$$@# 研究传
感器数量对应力波检测原木内部缺陷精度的影响!
结果表明% 当原木直径在 %$ ‘!$ 3;范围内时!传
感器数量越多!图像拟合精度越高$
东北林区是我国木材储量和供应的最大基地!
在其特有的气候条件下!森林的采伐和经营作业都
是在冬季进行!采伐下来的木材也都是在冻结状态
下被加工利用$ 而冬季低温(干旱!树木生长停止!
处于休眠状态!其含水率和密度较常温情况有很大
不同"陶大立等!%$$A#!这势必影响木材的机械性
能$ 因此!有必要进一步研究冻结及常温状态下立
木中应力波传播速度及其动弹性模量的变化!以提
高冻结状态下应用应力波对立木进行无损检测的准
确性和缺陷判断的可靠性!为提高冬季木材利用率
提供科学依据$
#6冻结与常温状态对应力波传播速度的影响
66树木在$ d以下时!树体细胞内脂肪和单宁物
质增加!细胞液浓度增加!原生质膜形成拟脂层!透
性降低!木材内的自由水分冻结"陶大立等!%$$A#!
故认为在该温度或该温度以下!立木均为冻结状态&
而常温状态一般是指温度%A d左右!本文中的常温
状态亦指此温度范围!即秋季的温度$
木材属于弹性物体!在比例极限下!应力与应变
成正比!比例常数称为弹性模量!有%木材的静弹性模量&/为应力&2为应变$ 而对于木
材的 动 弹 性 模 量 X2) " UVN9;H3 ;/UJ0JP />
M09P4H3H4V#有% X2) O1%#!1为应力波传播速度!
;’P=#& #为木材密度!<’3;=8$
由于大量研究证明木材的动弹性模量与静弹性
模量之间有较高的线性正相关!可以设定% X2)O
$1%#O$66由式"##解得
1O $/
#2
S8槡 #$ "%#
66由式"%#可以看出% 当 /不变时! 1只是 2和 #
的函数& 当 2和 #减小时! 1便会增大$ 而在不同
的温度条件下!当给木材以相同的应力 /时!木材
的应变 2也有所不同$ 这主要是因为木材的瞬时弹
性形变是因纤维素分子链的卷曲或伸展所促成$ 当
温度越高!木材纤维素分子链运动越快!应变 2越
大& 当温度降低!木材纤维素分子链运动减慢!应变
2减小!这也是夏季的木梁容易变形的原因"李坚!
%$$##$ 所以!当对冻结和常温状态下的活立木给
予相同的应力 /时!冻结状态下的应变 2一定小于
常温状态$ 当 2减小时!应力波传播速度 1便会增
大$ 因此可以通过试验分析应力波在冻结和常温状
态下的传播速度并作比较!来了解冻结状态下立木
的动弹性模量大小$
%6材料(设备及方法
D@?A试验材料
选自哈尔滨林业试验基地人工林场 "#%"n)!
!An*#东北地区有代表性的 #$ 个主要树种!每个树
种选取 8$ 棵$ 其中针叶树为 A 种!包括落叶松
"E$%+=59"6+)+#(云杉 "J+&"$ $#:"%$*$#(冷杉 "28+"#
.$8%+#(樟子松"J+),##06G"#*%+#[9S59-)5-6+&$#(油松
"J+),#*$8,6$".-%9+##& 阔叶树为 A 种!包括白桦
"3"*,6$ :6$*0:’06$#(杨树 "J-:,6,#:#",?-#+9-)+#(
水 曲 柳 " /%$=+),#9$)?#’,%+&$ #( 榆 树 " I69,#
:,9+6$#(蒙古栎 "L,"%&,#9-)5-6+&$#$ 冻结状态试
验是在 %$$? 年 # 月份!环境温度 =#A ‘=#$ d的
条件下进行$ 常温状态指一般温度!其试验是在
%$$? 年 #$ 月份!环境温度为 %$ ‘%! d的条件下进
行$ 分别选择胸径均匀(树干通直(节疤较少(有代
表性的健康活立木进行应力波传播速度测试$
D@DA试验设备及方法
采用 匈 牙 利 进 口 的 应 力 波 传 播 记 时 器
"a,E2::XH3S/PM3/NU +H;MS#测量应力波的纵向与
径向传播时间$ 该仪器规定的工作温度范围在
=#$ ‘A$ d!但在超过该规定范围的 A ‘? d其工
作的稳定性仍可保证!该结论也经过多次测试得以
证明$ 含水率的测试主要采用上海木材工业研究所
研制数字式木材测湿仪" &+Y@A#和意大利产的木材
水分计"E+Y@$#$ 首先!用力锤把应力波传播记时
器"a,E2::XH3S/PM3/NU +H;MS#的 % 个锥形传感器
以与立木主轴线成 !An角敲入树中 "锥形传感器应
透过树皮#!在固定传感器后!用力锤敲击触发端传
感器!获得应力波在顺纹理方向 "纵向#的传播时
间!并记录$ 接着用钢卷尺精确测量 % 个传感器之
间的距离"试验要求 % 个传感器间的距离在 # ;左
右#!从而获得该距离内的传播速度$ 为精确测得
应力波的传播时间!一般取绕立木 8 个方向 " ‘@ 次
敲击的平均时间作为传播时间记录$ 用测径仪在径
向截面处测量样本树的直径!再测量应力波在立木
横断面十字交叉径向的传播时间!获得径向传播速
A%#
林 业 科 学 !" 卷6
度$ 最后!用数字式木材测湿仪 " &+Y@A 和 E+Y@$#
对样本树的阴(阳两面进行含水率测量$ 试验的所
有立木贴上标签以备秋季试验选用$ 由于野外对立
木的测量难度相对较大!本试验中采用几种仪器进
行立木边材含水率的测量!通过对比发现 E+Y@$ 的
测量结果比较稳定!故采用 E+Y@$ 进行野外立木含
水率的测量$ 在 E+Y@$ 测量数据的基础上!通过烘
干法精准测量木材含水率!并根据此方法获得的含
水率之间的关系对 E+Y@$ 获得的试验数据进行修
正$ 所以!本论文中所列含水率数据均为烘干法含
水率试验对 E+Y@$ 所得数据的修正值$
86结果与分析
E@?A冻结与常温状态下应力波传播速度比较
由表 #!% 统计可得% 在冻结状态下! 应力波的
纵向传播速度总体平均值为! #@@1"8 ;’P=#!其中
阔叶树种平均为! #7A18A ;’P=#! 针叶树种的平均
为 ! #@$1A? ;’P=#& 径向传播速度的总体平均值为
# 7?A188 ;’P=#!其中阔叶树种平均为 # 78"1A@
;’P=#!针叶树种平均为% $#!1$@ ;’P=#$ 在常温状
态下!纵向传播速度的总体平均值为 8 A7A18@
;’P=#!其中阔叶树种平均为 8 "7@18A ;’P=#! 针叶
树种的平均为 8 !7%1!% ;’P=#& 径向传播速度的总
体平均值为# "#%1?A ;’P=#! 其中阔叶树种平均为
# "#$1@7 ;’P=#!针叶树种平均为# "#!1"$ ;’P=#$
由此可见!冻结状态下的应力波纵向传播速度高于
常温状态 "$$ ;’P=#左右!约提高 #"1A$_& 径向传
播速度高于常温状态 !$$ ;’P=# 左右!约提高
%%1!@_!且应力波在针叶树种的传播速度总体上高
于阔叶树种$ 需要说明的是!本试验中现有试验林
场的杨树"\!#栽植年限差异!使得杨树的径级波
表 ?A冻结与常温状态下应力波纵向传播速度统计!
B&,C?A)’&’-$’-<&*3($<5-%’-#/#4*#/9-’+3-/&*)7!V-/45#.(/&/3/#56&*’(6%(5&’+5($’&’($
树种
&RM3HMP
平均胸径
XM9N
DF\h3;
样本容量
&9;R0M
PHKM
常温状态 */S;904M;RMS94JSMP494M 冻结状态 aS/KMN P494M
平均值
XM9N [90JMPh
";’P=# #
样本标准差
&9;R0MP49NU9SU
UM[H94H/N
波速范围
&i:.S9N";’P=# #
平均值
XM9N [90JMPh
";’P=# #
样本标准差
&9;R0MP49NU9SU
UM[H94H/N
波速范围
&i:.S9N";’P=# #
\# #"1?% 8$ 8 "%!1?% #"?1!! 8 !"?17@ ‘! #@81%" !#%7187 %$#1%A 8 @8%1A8 ‘! A"#1$$
\% %81@$ 8$ 8 ??$1@8 #7"1"# 8 !7#1"" ‘! #7@1"8 ! %?$17? #@%1"$ 8 78A1?! ‘! "#$1$!
\8 #!17@ 8$ 8 !"81!A #"A1$@ 8 %$?1?7 ‘8 ?"%1A7 ! ##@1#! #AA18! 8 !7#178 ‘! #%!1AA
\! %#17@ 8$ 8 ""A1%# "7818A % 8?81$A ‘! !$?1A$ ! 8?!17# %#81A7 8 ?8!1$@ ‘! "@?1@#
\A 8818# 8$ 8 !$!1!A #7$178 % 78%1@A ‘8 7%@1"" ! %7?1$@ %8!18" 8 A!"1#$ ‘! "?@1"8
&# %$1?$ 8$ 8 ?#%1!! %$817? 8 #7@1A? ‘! %8A1$! ! %#$1" #7@17# 8 @A#1?$ ‘! AA!18$
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&8 %81%$ 8$ 8 8A!1!! #771AA 8 $A81$? ‘8 ?A!1#? ! #"?1A" #A%18% 8 7%81?? ‘! !8%1"$
&! %!1$$ 8$ 8 %771%% %%81!# % @@#1%@ ‘8 "!%1"! ! #%71!8 #%71"" 8 @"71$@ ‘! !$%1$A
&A %$1$7 8$ 8 8"81!A %$"1%! % 7A?1"@ ‘8 ??71?8 ! #A#18" #"%1A# 8 ?"A1!? ‘! 8@@18?
66!\#% 白桦 3"*,6$ :6$*0:’6$& \%% 水曲柳 /%$=+),#9$)?#’,%+&$& \8% 蒙古栎 L,"%&,#9-)5-6+&$& \!% 杨树 J-:,6,#:#",?-#+9-)+& \A% 榆树
I69,#:,9+6$& &#% 落叶松 E$%+=59"6+)+& &%% 樟子松 J+),##06G"#*%+#[9S59-)5-6+&$& &8% 油松 J+),#*$8,6$".-%9+#& &!% 云杉 J+&"$ $#:"%$*$& &A% 冷
杉 28+"#.$8%+5下同 +LMP9;MTM0/Z5
表 DA冻结与常温状态下应力波径向传播速度统计
B&,CDA)’&’-$’-<&*3($<5-%’-#/#45&3-&*)7!V-/45#.(/&/3/#56&*’(6%(5&’+5(
树种
&RM3HMP
平均胸径
XM9N
DF\h3;
样本容量
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PHKM
常温状态 */S;904M;RMS94JSMP494M 冻结状态 aS/KMN P494M
平均值
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样本标准差
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UM[H94H/N
波速范围
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平均值
XM9N [90JMPh
";’P=# #
样本标准差
&9;R0MP49NU9SU
UM[H94H/N
波速范围
&i:.S9N";’P=# #
\# #"1?% 8$ # "#81A# #%@18! # 8#71@? ‘# @"$1!? # @7!1?% #?!18? # !8!1@7 ‘% %?%1@7
\% %81@$ 8$ # ""71$# #""18$ # 8#?1?A ‘# 7%81@! # 77"1?! %8$1"7 # !"71#% ‘% 8$81"$
\8 #!17@ 8$ # ?%$1@$ #"$1#? # AA%18@ ‘# 7A818? # 7A81#" #7@17A # ?"%187 ‘% !"!18!
\! %#17@ 8$ # A7%1$@ %#?1$# # 8"A1#? ‘# 7!?1!? # 7"!1@" 8%!18$ # ?$81!@ ‘% A7#17#
\A 8818# 8$ # "#$1$7 #%81%$ # !%#1@" ‘% $$$1$$ % $!"1!$ #!?1## # 7%#1A7 ‘% 8#?1%8
&# %$1?$ 8$ # "$%17A #7%1%# # 8@!1%? ‘# @7?1"$ # @8!1!? %%A1#? # A"818$ ‘% ?"A1A$
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&8 %81%$ 8$ # ""@1#A 771?% # A#81## ‘# @"@1"7 % %"%1!@ #8!1?? % $!#1$? ‘% !"A18@
&! %!1$$ 8$ # A"81?$ #!#18A # %@71@$ ‘# @A718" % $$A17" #7?1A@ # ?$#1A" ‘% 87!1%A
&A %$1$7 8$ # A?"1?! %A#1#A # %$"1!# ‘# @@!1A! # 7@?1%! %$?1@8 # "#"1@# ‘% 8?@1A@
"%#
6第 #$ 期 高6珊等% 应力波在立木冻结与常温状态下的传播速度比较
动范围较大!故获得的应力波传播速度的样本标准
差较大$ 另外!由于本试验中冻结与常温试验操作
间隔仅有 #$ 个月!立木增长不足 # 个年轮!而且试
验中经过直观测量同一株立木的胸径!发现其胸径
增长不明显$ 在本试验中!胸径不是主要对比研究
参数!粗略认为胸径没变$ 应力波在冻结状态的活
立木中的传播速度显著高于常温状态!造成这一显
著差异的原因可由式"%# 解释$ 对于冻结和常温状
态所给的应力 /相同!且 #又保持不变!所以在冻结
状态下的应变 2减小时!1必然增大!即冻结状态下
的应力波纵向传播速度必然高大于常温状态$
经过对 #$ 个树种的回归分析和显著性检验可
知% 应力波在冻结状态下立木中的纵向传播速度和
径向传播速度与常温状态下"秋季#纵向和径向传
播速度之间都存在着显著的正相关!回归方程和相
关系数见表 8!!$ 其中因变量 X-为冻结状态下应
力波的纵向传播速度!自变量K-为常温状态下纵向
传播速度& 因变量 XI为冻结状态应力波的径向传
播速度!自变量 KI为常温状态下径向传播速度$ 在
该统计中!白桦"\##冻结状态下阴(阳两面的纵向
应力波传播速度归为同一样本数据!同理常温状态
下阴(阳两面的纵向速度也归为同一样本数据后!再
将二者进行统计分析$ 可以看出% 冻结与常温状态
下!纵向应力波传播速度之间的相关系数多数在
$1@$ 以上!径向传播速度之间的相关系数多在 $1@$
左右,置信度为 7A_!双尾 *检验显著性概率"&H<5#
"%Y49H0MU#都是 $!均小于 $1$A!说明相关程度良
好-$ 对于同一树种!常温状态下应力波传播速度
较高者!冻结状态下的传播速度依旧较高$ 阔叶树
种以白桦为例!描绘其冻结与常温状态下应力波纵
向传播速度回归散点图"图 ##& 针叶树种以落叶松
为例!描绘其冻结与常温状态下应力波径向传播速
度的回归散点图"图 %#$ 可以明显看出% 冻结状态
下应力波纵向和径向的传播速度与常温状态下的速
度之间存在着明显的线性关系$ 利用这种关系!可
以通过在温度舒适的秋季野外作业!获得树木在该
季节的应力波传播的相关参数来预测其在冬季时树
木的各种性能$
E@DA冻结与常温状下含水率对应力波传播速度的
影响
表 A 显示了冻结与常温状态下立木的含水率$
冻结状态下活立木的含水率范围在 ?71@$_‘
7$1?$_! 总体平均值 @81"$_& 常温状态下的含水
率范围在 7%1A#_‘#$$1!A_之间波动!总体平均值
为 7"1@7_$ 图 8 整理了 #$ 个树种在冻结与常温
表 EA冻结与常温状态下应力波纵向传播速度回归统计
B&,CEA1(95($$-#/$’&’-$’-<$#4*#/9-’+3-/&*)7!V
-/45#.(/&/3/#56&*’(6%(5&’+5($’&’($
树种
&RM3HMP
冻结状态下纵向传播速度
-/NHN >S/KMN P494M"X-#
相关系数
’/SSM094H/N
3/M>H3HMN4"!#
样本容量
&9;R0M
PHKM
\# X-f% %7"1"! C$1!AK- $1"! A$
\% X-f!?@1?A C$17%K- $1@% 8$
\8 X-f"?$1"# C$17$K- $1@% 8$
\! X-f8 %!81$? C$18#K- $1?" 8$
\A X-f% !A#1## C$1!AK- $1"7 8$
&# X-f% %"%1"" C$1!7K- $1"@ 8$
&% X-f# !%$1"@ C$1?%K- $1@! 8$
&8 X-f% 8781?A C$1A%K- $1@$ 8$
&! X-f% %8?1A7 C$1A8K- $1?@ 8$
&A X-f# @#"1?# C$1?$K- $1@? 8$
表 FA冻结与常温状态下应力波径向传播速度回归统计
B&,CFA1(95($$-#/$’&’-$’-<$#45&3-&*)7!V-/45#.(/
&/3/#56&*’(6%(5&’+5($’&’($
树种
&RM3HMP
冻结状态下径向传播速度
I9UH90&i:.HN
>S/KMN P494M"XI#
相关系数
’/SSM094H/N
3/M>H3HMN4"!#
样本容量
&9;R0M
PHKM
\# XIfA!71"A C$1?#KI $1"% 8$
\% XIf=##!1%7 C#1##KI $1@! 8$
\8 XIf#"818# C#1$!KI $1@# 8$
\! XIf=%?71!" C#1!#KI $1@% 8$
\A XIf=8AA1$@ C#1A$KI $1@A 8$
&# XIf%871@A C$17?KI $1"" 8$
&% XIf8AA1%@ C$1@%KI $1"% 8$
&8 XIf=A?A1$? C#1"!KI $1@$ 8$
&! XIf!A71%! C#1$%KI $1"8 8$
&A XIf# $$#17$ C$1$ AKI $1?? 8$
图 #6白桦在不同状态下纵向应力波速度回归显示
aH<5#6-/N\# HN UH>MSMN4P494MP
状态下应力波纵向传播速度随含水率变化的关系$
需要说明的是!在对于同一树种含水率相同的情况
下!按权重取其所对应的纵向速度进行回归统计!所
以有些树种的样本数相应减少$ 从图 8 中可以看
出% 冻结状态下!随着含水率的增加!应力波的传播
?%#
林 业 科 学 !" 卷6
图 %6落叶松在不同状态下径向应力波速度回归显示
aH<5%6I9UH90&i:.SM&# HN UH>MSMN4P494MP
速度逐渐降低& 而在常温状态下!应力波纵向传播
速度受含水率的影响并不显著!相关系数均在 $1%
以下,置信度为 7A_!双尾 *检验显著性概率"&H<5#
"%Y49H0MU#都是均远大于 $1$A!说明二者不相关-$
在统计学中!当回归模型的相关系数在 $1A 以下时!
意味着自变量对因变量没有产生显著作用! 或者说
是不起作用 "于秀林等!#777 #$ 这说明常温状态
下!含水率的变化对应力波的传播并没有产生显著
影响$ 进一步得到冻结状态下应力波纵向传播速度
与含水率关系的回归方程和相关系数见表 "!结果
可能与立木内水的存在状态有关$ 在冻结状态下!
木材内的自由水分以固态形式存在!树木的微观成
分发生变化!如细胞内脂肪和单宁物质都有所增加!
这有可能对应力波的纵向传播产生相应的影响!
666
图 86冬季纵向应力波传播速度与含水率的关系
aH<586&394MSUH9SM094H/NPLHR TM4ZMMN 0/N表 GA冻结与常温状态下立木含水率统计描述
B&,CGA)’&’-$’-<&*3($<5-%’-#/#4MI-/45#.(/&/3/#56&*’(6%(5&’+5($’&’($
树种
&RM3HMP
样本容量
&9;R0MPHKM
冻结状态 aS/KMN P494M 常温状态 */S;904M;RMS94JSMP494M
平均值
XM9N [90JMPh
_
样本标准差
&9;R0M
P49NU9SU UM[H94H/N
观测范围
2TPMS[94H/N
S9N平均值
XM9N [90JMPh
_
样本标准差
&9;R0M
P49NU9SU UM[H94H/N
观测范围
2TPMS[94H/N
S9N\# 8$ 7$1?$ "18# ??18 ‘771A 7"1@7 818# @@1$ ‘#$1@
\% 8$ ?71@$ !1%# ?%1" ‘@?1A 7?1!A 81%A 7#1A ‘#$?1A
\8 8$ @%1#@ 81$" ?@1" ‘7$1! 7"1!? %1%A 781" ‘#$#1A
\! 8$ @$1"7 817# ?!1A ‘@"17 7"1@? 81!@ 7%1$ ‘#$!1$
\A 8$ @?1#7 %1A! @81$ ‘7A1$ 7"1AA #17@ 781$ ‘771@
&# 8$ @A1"# ?178 ?81? ‘7@1? 7@1#! %1"! 7$1A ‘#$!1$
&% 8$ @$1@% 818@ ?!1$ ‘@A1A 7%1A# %17# @A1$ ‘7@1$
&8 8$ @$1$7 %1@7 ?!1" ‘@A1A #$$1!A %1?# 7"1$ ‘#$A1A
&! 8$ @?17" 81%$ @!1! ‘7A1! 7!1%? %1$" 7$1$ ‘#$?1$
&A 8$ @#1$# 81%% @?1$ ‘7@1% 7718! #1!? 7?1! ‘#$%1A
@%#
6第 #$ 期 高6珊等% 应力波在立木冻结与常温状态下的传播速度比较
表 SA冻结状态下应力波纵向速度与含水率
有效回归方程及其相关系数
B&,CSA1(95($$-#/(R+&’-#/$&/3<#55(*&’-#/<#(44-<-(/’$
,(’>((/*#/9-’+3-/&*)7!V&/3MI-/45#.(/$’&’(
树种
&RM3HMP
纵向传播速度
-/N&i:."0#
相关系数
’/SSM094H/N
3/M>H3HMN4"!#
样本容量
&9;R0MPHKM
\# 0f8 7!71"? =#71%#X’ $1"$ 8$
\% 0f8 !7$18? =8@1"! X’ $1@7 8$
\8 0f% 77"177 =!"1$@ X’ $17# %$
\! 0f8 $A$1!! =A?1A# X’ $1@7 %$
\A 0f8 $$%1%# ="#17? X’ $1"? %$
&# 0f8 @@#1" =%%17$ X’ $17# 8$
&% 0f8 $!"1#8 ="%1"@ X’ $17# 8$
&8 0f8 %8?1! =!"1!" X’ $178 %$
&! 0f8 ?$$1?" =8A1A@ X’ $1@@ %$
&A 0f8 ?A@1#7 =!A1$8 X’ $17# %$
其影响方式还有待进一步研究$ 需要说明的是!无
论是在冻结还是常温状态!应力波的径向传播速度
受含水率的影响并不显著!相关系数在均 $1! 以下
,置信度为 7A_!双尾 *检验显著性概率" &H<5# "%Y
49H0MU#都是均远大于 $1$A!说明无明显相关-$ 表 ?
以白桦为例列出了应力波纵向传播速度(径向速度
以及边材含水率的相关性统计结果$ 通过本研究!
在了解到冻结与常温状态下不同树种的含水率与应
力波传播速度之间的关系后!在进行冬季立木的缺
陷检验时!可通过确定立木的含水率来得到应力波
在其健康材中的传播速度!了解木材的健康情况!进
而预测木材的机械性能!实现立木分等$
表 TA冻结状态下白桦立木纵%径向传播速度和含水率相关矩阵
B&,CTAB"(<#55(*&’-#/6&’5-U &6#/9 *#/9-’+3-/&*)7!V&5&3-&*)7!V&/3MI#4A&7)#" ,#"76,56#" -/’"(45#.(/$’&’(
白桦
3"*,6$ :6$*0:’06$
纵向传播速度
-/N含水率
X’
径向传播速度
I9UH90&i:.
纵向传播速度 -/N双尾 *检验显著性概率" &H<5# "%Y49H0MU# $ $18?#
含水率 X’ 皮尔逊相关系数 :M9SP/N 3/SSM094H/N =$1"$ # =$1$#$
双尾 *检验显著性" &H<5# "%Y49H0MU# $ $17"$
径向传播速度 I9UH90&i:. 皮尔逊相关系数 :M9SP/N 3/SSM094H/N =$1#"7 =$1$#$ #
双尾 *检验显著性概率 " &H<5# "%Y49H0MU# $18?# $17"$
!6结论
## 应力波在冻结状态的立木中的传播速度高
于常温 状 态! 其纵向传播速度高于 常 温 情 况
!7@1#" ‘@7%1"8 ;’P=#& 径向传播速度高于常温情
况 %8!1A% ‘A7!188 ;’P=#$
%# 冻结和常温状态下的应力波纵向传播速度
之间存在着较高的正相关!相关系数在 $1"! ‘$1@?
之间& 冻结和常温状态下的应力波径向传播速度之
间存在正相关!相关系数在 $1"% ‘$1@A 之间$
8# 在冻结状态下!立木的含水率对应力波的纵
向传播速度影响显著"相关系数多数在 $1@ 以上#!
而常温状态下影响不显著 "相关系数均在 $1% 以
下#$
参 考 文 献
李6坚5%$$#1木材科学5% 版5北京% 高等教育出版社! #@A =#7A1
陶大 立! 靳 月 华5%$$A1 树 木 越 冬 伤 害5北 京% 科 学 出 版
社! #8 =%A1
王立海! 徐华东! 闫在兴! 等5%$$@1传感器的数量与分布对应力波
检测原木缺陷效果的影响5林业科学!!!"A# % ##A =#%#1
杨学春! 王立海5%$$A1红松木材结构缺陷对应力波传播参数的影
响5东北林业大学学报! 88"## % 8$ =8#1
于秀林!任雪松5#7771多元统计分析5北京% 中国统计出版
社!%87 =%!81
\9N W:! iJ B-! i9NZ//UY
T9PMU R9NM0P% M>M34/>;/HP4JSM! RS/UJ344VRM! 9NU ;94MSH90
UHSM34H/N5a/SMP4:S/UJ34PG/JSN90! A""## % %@ =881
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4H;TMSPSM;/[MU >S/;PMS[H3M5a/SMP4&MS[H3M!# =!1
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USVHN<5a/SMP4:S/UJ34PG/JSN90! A#"#$# % A# =A!1
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;M9PJSM;MN4933JS93V/>0/M34PTVJPHNG/JSN90/>a/SMP4SVIMPM9S3L! #@"8# % %%# =%%A1
iJ & O5%$$%1&4SMPPZ9[MRS/R9<94H/N TML9[H/SHN 0J;TMS9NU 4LM
9RR0H394H/N />P4SMPPZ9[M4M3LNH]JMPHN P49NUHN< 4SMM ]J90H4V
9PPMPP;MN45X/P3/Z% bNH[MSPH4V/>(U9L/5
O9;9;/4/E! &J09H;9N 2! \9PLH;I5#77@1*/NUMP4SJ34H[MUM4M34H/N />
LM9S4S/4/>2&$&+$ 9$)5+,9 4SMMPHN X909VPH95a/SMP4:S/UJ34P
G/JSN90! !@"8# % @8 =@"1
!责任编辑6石红青"
7%#