基于单片机的单板层积材抗弯强度应力波波速检测系统

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1、基于单片机的单板层积材抗弯强度应力波波速检测系统肖江，杨建华，李黎（北京林业大学工学院，北京１０００８３）摘要：介绍了一种自主开发的单板层积材成力波弹性模量检测系统。该系统以单片机为数据赴理核心，通过在线检测威力波的波速及相关参数来计算单板层积材的动态弹性模量和抗弯强度，进而实现单板晨衩麓强度锈分等。文中讨论了系统戆检测原理，给虫了典体蟪硬件实现电路、软件设砖，并对系统进行了实验验证。关键词：单片机；成力波；单板层积材；抗弯强度中圈分类号；ＴＳ６５３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－０３ｓｘ（２００８）ｏｌ－－０００１－－０５Ｔｈｅ

2、ｄｅｔｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｖｅｌｏｃｉｔｙｆｏｒｌａｍｉｎａｔｅｄ．ｖ，ｅｎｅｅｒｌｕｍｂｅｒｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐＸＩＡＯＪｉａｎｇ，ＹＡＮＧＪｉａｎ—ｈｕａ，ＬＩＬｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＢｅｉｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｔａｋｅｓｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐａｎｄｏ氆ｅｆ拶哦啦懒ｏｆｓｔｒｅｓｓｗａｖｅｔｏｗｏｒｋｏｕｔｔｈｅａｓｔｈｅｃｏｒ

3、ｅｏｆｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂｙｏｎ—ｌｉｎｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｔｈｅｗａｖｅｓｐｅｅｄｖｅｎｅｅｒａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇ曲嘣喀ｌｌｌｓｏａｓｔｏｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｓｔｒｅｓｓｒａｔｉｎｇｏｆｌａｍｉｎａｔｅｄｖｆｆｔｑｏｏｒｌｕｍｂｅｒ．Ｉｎｔｈｅａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｔｈｅｓｐｅｃｉｆｉｃｈａｒｄｗａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｒｅｇｉｖｅｎａｎｄｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｒｏｖｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍ

4、ｅｎｔ。Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ，ｓｔｒｅｓｓｗａｖｅ！ｌａｍｉｎａｔｅｄｖｅｎｅｅｒｌｕｍｂｅｒ；ｂｅｎｄｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ人造板力学蛙能无攒检测技术中的应力波波速法己获得了广泛的应用，但是并未觅废用于在线检测，因此，构建一种在线的、具有高精度的无损检测系统是一项具有理论翻爽际意义的王佟。本文研究开发了一种基于单片机的单板层积材强度应力波波速梭测系统，并把它应用予往线强度检测。该系统霹以在线耩确｛餮ｌ量志秀波涛播静时闻，鑫动计算显示应力波波速，进而计算单板层积材的弹性模量（ＭＯＥ），根据弹性模塞与抗鸾强度（ＭＯＲ

5、）的相关关系得势单扳屡积材的强度，依据强度指标实现对单板层积材的强度分等，达到合理利用木材．提高木材利用率的豳的。｛应力波波速检测法的基本原理与方法１．１检测原理应力波检测木材强度的原理为用脉冲锤敲击被测寒材样本，在样本肉郄产生瘦力渡，根据应力渡通过被测材料的速度ｖ与被测材料密魔Ｐ，建立材料抗弯弹性模量Ｅ，的计算方程如下：‘羧壤舀期：２００７－１１－２５俸蠢简介：肖江（１９５扣）。女，粼教授。基窳项目：国家林业局。９４８”项目资助（２００４－４１）。　万方数据Ｅ。＝ＯＶ２式中：Ｅｆ～材料抗弯弹性模量ｄｙＩｌ捆３ｉｃｍｏｄｕｌｕｓｏｆｅ

6、ｌａｓｔｉｃｉｔｙ（ＭＯＥ）ｏｆｔｈｅｌａｍｉｎａｔｅｄｌｕｍｂｅｒｖ—应力波通过木材的速度ｐ一被测材料密度单板层积材应力波波速检测系统的检测原理如图１所示：图２时间测定原理图脉冲锤围１应力波时问测试法１．２检测方法在单板层积材输送线两侧设置的高灵敏度压电式加速度传感器，分别用来检测发送与接收的应力波ｆ言号。输送线以１５ｍ／ｍ／ｎ的速度运行’经过检测装置时，—侧的打击装置敲击单板层积材发出冲击应力波，另一侧的传感器接受信号；传感器的信号通过调理放大处理后＇检测比较两路应力波的首波峰值，分别作期柑单元的＿开女酽与钴束”信号传到计数单元。即当

7、Ａ路冲击应力波产生时＇首波达到峰值，由门电路乖口Ｄ触发器发出高电平“Ｉ”信黾计数单元开始工作，当Ｂ路传感器接收到应力波并经峰值检测电路检测到首波峰值时，Ｄ触发器控制电路发出低电平”０”信号，计数单元停止工作，如图２所示。计数脉冲值从Ｉ／１踢苗道传送茔惮片机，将｛千数脉冲转换成时间，求取平均值，再根据板材的宽度计算出应力波传送的波速，通过四位ＬＥＤ显示出应力波的波速。本系统选用４０ＭＨＺ晶振产生计数脉冲，每个计数脉冲周期为ｌ删ＨＺ约为２５：ｒ】ｓ。２检测系统的硬件结构检测系统的主控单元选用美国删ＥＬ公司生产的的ＣＭＯＳ８位单片机ＡＴ８９Ｓ５

8、１，工作频率为３３ＭＨｚ。单片机片内含４ＫＢｙｔｅ的可系统编程的Ｆ１ａｓｈ只读程序存储器。单片机是测量控制中的核心部件，通过它来实现对整个测量过程的控制，包括对计数值的读取、单板层积材宽度的键