WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 

«к.т.н., доц. Тамби А.А., к.т.н., доц. Теппоев А.В., аспирант Шимкевич Ю.А., магистр Гальсман И.Е. МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ И ...»

УДК 630*85

537.63

к.т.н., доц. Тамби А.А., к.т.н., доц. Теппоев А.В., аспирант Шимкевич Ю.А.,

магистр Гальсман И.Е .

МЕТОДИКА ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ

ТОМОГРАФИИ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ И

ВЛАЖНОСТИ КРУГЛЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

Введение

Расширение ассортимента продукции из древесины подразумевает использование пиломатериалов, качество которых может оцениваться по большому количеству характеристик, степень значимости которых зависит от вида конечного изделия. Учитывая анизотропию древесины, а также неравномерность распределения плотности и влажности по объему лесоматериалов, связанное с условиями роста, необходимо обеспечение их равномерного распределения по объему формируемых элементов из древесины, что позволит обеспечить однородность свойств и формоустойчивость изделий. Использование традиционных методов и средств измерения для определения равномерности распределения плотности и влажности круглых лесоматериалов, пиломатериалов и шпона в производственном потоке невозможно. Применение средств неразрушающего контроля древесины, таких как рентгенография и ультразвуковая диагностика, также позволяет производить только совокупную оценку плотности без выделения уровня влажности по сечению. При этом оценка параметров поверхностного (контактного) слоя древесины представляет определенную сложность /1,2/ .



Для получения продукции с требуемыми эксплуатационными свойствами, в первую очередь несущих конструкций, целесообразно отбор пиломатериалов осуществлять на этапе составления поставов, как с точки зрения макроструктуры древесины, ее плотности, так и влажности. Наличие в одной доске ядровой или спелодревесной части и заболонной древесины может негативно отразиться, как на качестве сушки пиломатериалов, так на прочности конструкции .

В развитие процессов гидротермической обработки древесины и методов оценки ее влажности наибольший вклад внесли П.В. Соколов, П.С. Серговский, Б.Н. Уголев, В.Н. Глухих и др., которыми разработаны способы сушки пиломатериалов в зависимости от места выпиловки бревен из хлыстов, начальной влажности древесины и требований, предъявляемых к конечным пиломатериалам. Однако определение начальной влажности пиломатериалов выполнялось по известным стандартам, позволяющим определить только среднюю влажность пиломатериалов, вследствие чего перепад влажности по длине конкретных пиломатериалов мог составлять свыше 100% .

Известно, что влажность в стволе дерева изменяется в широком диапазоне .

Исходя из анализа состояния вопроса и собственных исследований, можно утверждать, что влажность древесины по ширине свежесрубленных стволов сосны и ели распределяется следующим образом: влажность ядровой и спелодревесной древесины варьирует в пределах 30-60%, заболонной – 60-180%, что связано с изменением функций клеток древесины по мере роста дерева:

клетки заболони обладают проводящей функцией и обеспечивают движение влаги в древесине в отличие от клеток ядра и спелой древесины. В этой связи, правомерным является суждение о том, что на операциях сортировки, раскроя и гидротермической обработки круглых лесоматериалов, пиломатериалов и шпона обрабатываются различные материалы с отличающимися физическими свойствами, что на наш взгляд требует разделения пиломатериалов, как минимум, на две группы по влажности. Так, например, в фанерном производстве шпон в зависимости от влажности перед сушкой разделяют на 2-5 групп .

По результатам определения границы разделения древесины на зоны представляется возможным осуществлять раскрой бревен, сводя к минимуму количество пиломатериалов, включающих обе зоны, что позволяет повысить эффективность процесса гидротермической обработки древесины. Использование таких пиломатериалов в процессах склеивания позволит снизить напряжения в клеевых соединениях за счет повышения формоустойчивости пиломатериалов, обеспечить сплошность формируемых клеевых соединений и равномерное распределение клея в их контактных слоях .

Учитывая строение и свойства древесины как растительного высокополимерного вещества, с одной стороны, и сложного деформируемого капиллярно-пористого тела, что существенно влияет на качество сушки, - с другой, зависящие от большого числа факторов, к основным из которых относятся геоклиматические условия роста, необходима разработка такого способа контроля, который мог бы диагностировать местоположение зон древесины с различной влажностью в стволе дерева на этапе сортировки бревен без их разрушения .

Методика исследования

Сущность метода магнитно-резонансной томографии состоит в способе разграничения заболонной и ядровой (спелодревесной) частей древесины, отличающихся за счет различных функций клеток ядра или спелой древесины и заболони. Такое разделение необходимо для обеспечения возможности селективного подхода к пиломатериалам при их последующей механической и гидротермической обработке .

Метод основан на измерении электромагнитного отклика атомов водорода на возбуждение их определенной комбинацией электромагнитных волн в постоянном магнитном поле высокой напряженности. Исследуемые объекты в виде круглых лесоматериалов, помещались в постоянное магнитное поле напряженностью 1,5 Тесла для получения визуального отображения распределения зон в древесине с различным уровнем влажности. Определение внутренней структуры и уровня влажности пиловочных бревен выполняется путем магнитно-резонансной томографии с применением импульсной последовательности (ИП) PD/Т2 с выводом визуальной информации на экран компьютера .

Измерение уровня влажности контрольных образцов при проведении исследований выполнялось весовым методом, в соответствии с ГОСТ 16588-91 «Пилопродукция и деревянные детали. Метод определения влажности»

Зоны древесины различной влажности на изображении внутренней структуры бревна на экране компьютера представляют собой четко разграниченные светлую и темную области исследуемого объекта, которые можно разделить поверхностью, координаты которой затем передаются на участок раскроя пиловочных бревен или производства шпона. Влажность древесины темной зоны не превышает 60%, светлой – находится выше 60 %, рис. 1 .

Рис.

1.Оценка влажности и внутреннего строения древесины с использованием МРТ (порода древесины ель) Метод МРТ для оценки структуры и влажности древесины может быть реализован по следующему алгоритму:

1. Получение графического отображения внутренней структуры бревна и зон древесины с различной влажностью в магнитном поле напряженностью 1,5 Тл при следующих настройках магнитно-резонансного томографа:

- импульсная последовательноcть PD/T2; время повторения TR = 2000 мс; время эхо TE = 18/90 мс; толщина среза 5 мм; параметры матрицы 192х256, АЩМ 24.0 рис. 1 .

-импульсная последовательность 3D MP-RAGE ;время повторения TR = 12 мс; время эхо TE = 5 мс; толщина среза 2мм / -1; параметры матрицы 256, FOV 25.6 рис. 2 .

Рис. 2. Графическое отображение границы распределения влажности и внутренней структуры древесины сосны

2. С помощью градиентного перехода черное-белое полученное отображение внутренней структуры бревна разделяется условной поверхностью, координаты которой характеризуют переход от ядровой (спелодревесной) части древесины к заболонной .

3. Параллельно, при помощи систем распознавания поверхностей и графических изображений, типа WoodEye, определяется местоположение и вид пороков древесины, имеющих ярко выраженную структуру, рис. 1 .

4. На торец круглого лесоматериала наносится метка, отмечающая его ориентацию в пространстве на момент исследования, а данные анализа заносятся в единую информационную базу .

Использование дополнительного программного обеспечения на рабочей станции Vitrea позволяет произвести более детальную оценку величины прироста годичных слоев древесины в заболонной зоне, рис. 3 .

Рис. 3. Графическое отображение зоны древесины с влажностью свыше 50-60% и строения древесины, 3DMPRAGE-ИП с постобработкой на рабочей станции Vitrea(слева древесина сосны, справа – ели) .

Для разделения в круглых лесоматериалах зон заболони и сердцевины (спелодревесной части) без использования методов визуализации может быть использована оценка параметра изменение интенсивности МР сигнала (ИС) в зависимости от уровня влажности в измеряемых сортиментах .

На рис. 4. представлено изменение ИС в зависимости от уровня влажности древесины по сечению. На рис. 2. значение ИС обозначено как «Mean» .

Следует отметить, что числовые значения ИС могут значительно отличаться в зависимости от модели магнитно-резонансного томографа, вида приемной катушки и параметров импульсной последовательности, при этом наблюдается устойчивая взаимосвязь между влажностью свежесрубленной древесины и ИС, при которой ИС в заболонной зоне в 3 и более раз превышает ИС в сердцевинной (спелодревесной) части, что позволяет рекомендовать метод оценки влажности круглых лесоматериалов к промышленному использованию при условии выполнения операции тарирования промышленного томографа по приведенной методике .

ИС

–  –  –

1. Использование магнитно-резонансной томографии позволяет произвести оценку размеров, качества и влажности круглых лесоматериалов, поступающих на производственный участок, на основании которой может быть разработана схема раскроя (постав пил), учитывающая эксплуатационные требования к будущей продукции .

2. Является целесообразным проведение МРТ для оценки внутреннего строения хлыстов перед раскряжевкой для повышения качественного выхода деловой древесины с равномерно распределенными свойствами .

Библиографический список

1. А.Н. Чубинский, А.А. Тамби Метод контроля клеевых соединений в процессе производства клееных брусков из цельной древесины//Известия СанктПетербургской государственной лесотехнической академии им. С.М. Кирова

-СПб.: СПбГЛТА, 2008. Вып. 185, 208 - 213 c .

2. Чубинский А.Н., Федяев А.А., Паврос К.С., Теплякова А.В. Прогнозирование прочности склеивания строганных пиломатериалов методом ультразвуковой диагностики//Известия СПб.ГЭТУ«ЛЭТИ»-Санкт-Петербург.: СПб.ГЭТИ, 2011. № 7, c. 109-115 .

3. PrimozOven, MaksMerela, UrsaMikac, Igor Sersa. 3D magnetic resonance microscopy of a woundedbeech branch. Holzforschung, Vol. 62, pp. 322–328, 2008 .

Сведения о публикации

А.А. Тамби, А.В. Теппоев, Ю.А. Шимкевич, И.Е. Гальсман Методика применения магнитно-резонансной томографии для оценки внутреннего строения и

Похожие работы:

«ГЕОГРАФИЯ И ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ 2015 № 4 С. 142150 УДК 551.41(265.53) Т. Д. ЛЕОНОВА, О. В. БЕЛОУС Тихоокеанский океанологический институт ДВО РАН, г. Владивосток МОРФОДИНАМИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ ПОБЕРЕЖЬЯ ЗАЛИВА АКАДЕМИИ (ОХОТСКОЕ МОРЕ) Представлены результаты исследования рельефа береговой зоны зал...»

«Анемия и хроническое заболевание почек Стадии 1-4 Инициатива качественного контроля последствий заболевания почек, созданная National Kidney Foundation Известно ли вам, что в рамках Инициативы качественного контроля последствий заболевания почек (NKF-KDOQI), созданной National Kidney...»

«РУССКИЙ УКРАЇНСЬКА АЗАША ENGLISH USER GUIDE LG-H818P www.lg.com MFL69131001 (1.0) Руководство РУССКИЙ пользователя Некоторое содержимое и рисунки могут отличаться от тех, что вы • видите в устройстве, в зависимости от региона, поставщика услуг, версии программного обеспечения или...»

«П.С. Куслий Семантика анафорических местоимений и ее значение для философии языка Введение Проблемы, исследуемые в данном докладе, посвящены семантическому содержанию личных местоимений третьего лица (он, она, оно, они). Конкретно речь пойдет о сложностях экспликации их содержани...»

«-НА ВЫСОТЕресторан высокой кухни барная карта ИГРИСТЫЕ ВИНА Шампанское ИГРИСТЫЕ ВИНА МONDORO ASTI, БЕЛОЕ СЛАДКОЕ 0,75 л./3000 руб. Страна Италия. Производитель Mondorо . Регион Пьемонт. Сорт винограда Мускат. Категория D.O.C.G. AБРАУ-ДЮРСО...»

«ОБЩИНА Путник-друг, пойдем вместе. Ночь близка, звери кругом, и огонь костра может потухнуть. Но если мы согласимся разделить дозор ночи, мы сохраним силы. Завтра наш путь долог, и мы можем истомиться. Пойдем вместе. У на...»

«1860.ru Что одевает моя Детали ходовой части и рулевого управления Запчасти MEYLE есть в наличии: Типичные повреждения малышка? Только и их причины лучшие запчасти. MEYLE является торговой маркой компании Wulf Gaertner Autoparts AG Вн...»






 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.