闊葉材原木的質量評估可以為行業(yè)提供最優(yōu)的闊葉材資源利用價值,然而因缺陷聲信號的非平穩(wěn)性和缺陷類型特征的重疊性,有效的質量評估聲參數非常有限�；诖�,提出一種基于自回歸模型（AR）和譜峭度（SK）相結合的特征聲參數提取與分等方法。利用AR線性濾波器濾除聲信號中周期平穩(wěn)成分,并對包含缺陷信息的殘差信號進行短時傅里葉變換,計算其譜峭度值并定位最大譜峭度所在的頻帶,以其頻帶的中心頻率和帶寬設計濾波器對殘差信號進行濾波以獲取原木主要缺陷信號分量,計算該信號分量的峭度值,將其作為表征聲信號的特征參數對北美鵝掌楸原木進行質量分等。樣本原木的實際鋸切結果顯示,基于AR-SK的預測分等中,高質量原木組中的高等級板材率為77.2%,而低質量組中的高等級板材率為21.8%。與傳統(tǒng)的聲速分等相比,高質量組中的高等級板材率提高了33%以上,而低質量組中的高等級板材率降低了約26%。研究結果表明,所提方法能有效分離缺陷信號成分并對該原木質量進行較精確分等。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(24)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

AR-SK過程

為獲取原木基本物理參數,首先沿原木長度方向對其進行高分辨率三維激光掃描。掃描步進為1.59 mm,依據原木周長差異,每周像素點數為250～450點,平均分辨率為3pixel/cm。原木掃描試驗現(xiàn)場如圖2所示。然后用量程2 000 kg,精度為0.5 kg的吊秤(LHS4000a, ADAM Equipment,Inc.,Oxford,CT)對每根原木的質量進行測量。最后由原木總質量和三維激光掃描得到的精確體積計算原木密度。上述參數均列于表1。表1 北美鵝掌楸原木尺寸和物理參數Tab.1 Dimensional and physical measures of the yellow-poplar logs 原木編號 長度/m 直徑/cm 質量/kg 密度/(kg·m-3) 體積/m3 原木編號 長度/m 直徑/cm 質量/kg 密度/(kg·m-3) 體積/m3 大端 小端 均值 大端 小端 均值 1123 3.47 46.7 43.1 47.3 419.0 685.4 0.611 1141 4.08 35.8 35.8 35.8 311.4 759.8 0.410 1126 3.99 51.2 51.2 49.5 537.1 672.5 0.798 1147 3.81 36.2 34.5 35.7 286.9 735.4 0.390 1128 3.99 59.2 52.0 53.9 827.6 885.7 0.934 1153 3.60 53.4 51.6 54.0 675.1 785.9 0.858 1129 4.63 50.9 50.9 52.8 821.7 783.5 1.048 1154 2.90 52.9 52.9 52.1 643.8 1000.5 0.643 1131 5.00 38.1 35.1 36.4 388.2 729.5 0.532 1155 3.47 51.1 46.1 48.2 522.6 800.3 0.652 1133 4.48 48.4 47.1 47.6 498.0 610.9 0.814 1161 5.03 43.4 38.4 40.5 548.4 827.0 0.662 1134 5.12 42.7 39.1 40.7 420.4 614.5 0.684 1166 5.18 59.9 58.5 57.9 1202.6 831.0 1.446 1136 4.27 32.4 32.4 32.6 167.1 497.1 0.336 1167 3.47 46.4 42.7 44.8 459.4 827.4 0.555 1137 4.11 48.4 43.1 45.2 548.9 828.8 0.662 1169 4.91 44.1 37.5 39.2 474.9 780.3 0.608 1138 3.38 42.6 41.1 41.7 363.7 767.6 0.473 1170 4.42 37.1 37.1 36.8 360.0 740.5 0.486 1140 3.38 37.9 37.9 37.9 291.0 760.1 0.383

聲學試驗完成后,根據視覺評估結果和原木基本測試參量,從52根樣本原木中挑選出能代表此批次原木總體質量的21根原木進行鋸切(僅選擇21根原木,主要受時間與經費所限),以驗證本文所提方法的可行性和有效性。將樣本原木按照最大得材率和產值方案鋸切成29 mm厚度的板材,并依據美國闊葉材板材協(xié)會(National Hardwood Lumber Association,NHLA)分等規(guī)則(NHLA 2015)[28]依次對這些板材進行分等。板材等級依次為高等級、普一級、普二級、普三級和等外級。板材總體積、各等級板材體積和等級率均列于表2。表2 北美鵝掌楸原木鋸切結果Tab.2 Sawing results of yellow-poplar logs 原木編號 板材體積/m3 板材等級率/% 總體積 高等級 普一級 普二級 普三級 等外級 高等級 普一級 普二級 普三級 等外級 1123 0.250 0.040 0.068 0.099 0.042 0 16.0 27.4 39.6 17.0 0 1126 0.373 0.326 0.019 0.017 0 0.012 87.3 5.1 4.4 0 3.2 1128 0.517 0.441 0.045 0 0.012 0.019 85.4 8.7 0 2.3 3.7 1129 0.467 0.139 0.286 0.014 0.014 0.014 29.8 61.1 3.0 3.0 3.0 1131 0.156 0.071 0.038 0.047 0 0 45.5 24.2 30.3 0 0 1133 0.371 0.076 0.132 0.097 0.066 0 20.4 35.7 26.1 17.8 0 1134 0.274 0.054 0.165 0.054 0 0 19.8 60.3 19.8 0 0 1136 0.085 0 0.017 0.028 0.040 0 0 19.4 33.3 47.2 0 1137 0.323 0.304 0.019 0 0 0 94.2 5.8 0 0 0 1138 0.205 0.144 0.061 0 0 0 70.1 29.9 0 0 0 1140 0.085 0 0.028 0.028 0.028 0 0 33.3 33.3 33.3 0 1141 0.090 0 0.024 0.066 0 0 0 26.3 73.7 0 0 1147 0.142 0.090 0.014 0.009 0 0.028 63.3 10.0 6.7 0 20.0 1153 0.378 0.208 0.135 0.012 0.024 0 55.0 35.6 3.1 6.3 0 1154 0.297 0.179 0.076 0.042 0 0 60.3 25.4 14.3 0 0 1155 0.264 0.054 0.085 0.109 0.017 0 20.5 32.1 41.1 6.3 0 1161 0.234 0.012 0.111 0.111 0 0 5.1 47.5 47.5 0 0 1166 0.685 0.453 0.137 0.094 0 0 66.2 20.0 13.8 0 0 1167 0.236 0.045 0.047 0.076 0.068 0 19.0 20.0 32.0 29.0 0 1169 0.231 0.128 0.035 0.068 0 0 55.1 15.3 29.6 0 0 1170 0.201 0.076 0.092 0.021 0 0.012 37.6 45.9 10.6 0 5.9

【參考文獻】：
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本文編號：3623169