木材含水率的在线检测方法及装置

技术领域

本发明属于木材加工技术领域，涉及一种木材含水率的在线检测方法及装置，特别涉及一种木材干燥过程中含水率的在线检测方法及装置。

背景技术

木材含水率是干燥过程中需要快速准确测量的最重要参数之一，因为干燥环境条件的控制和调节都很大程度上取决于木材含水率。木材含水率的检测在木材加工利用中具有重要意义，木制品中75％的质量问题是由于木材加工时对所用原材料的含水率掌握不准造成的。木材的含水率严重影响着木材的物理力学性质及机械加工性能。

纤维饱和点(fiber saturation point,FSP)是木材仅细胞壁中的吸附水达饱和，而细胞腔和细胞间隙中无自由水存在时的含水率。木材含水率大于纤维饱和点时，表示木材的含水率除吸附水达到饱和外，还有一定数量的自由水。此时，木材如受到干燥或受潮，只是自由水改变，故不会引起干缩湿胀。木材含水率小于纤维饱和点时，表示木材的吸附水不饱和，无自由水存在。此时，木材如受到干燥或受潮，能引起木材的干缩湿胀，对木材的强度和体积有影响。

传统的木材含水率检测主要采用称重法和电阻法。称重法是木材含水率最准确的方法之一，其具有较高的精度，但测试速度慢，无法进行连续的在线测试。电阻法能够实现木材含水率的在线检测，但检测精度受温度、树种、探针插入木材的深度、探针位置、探针间距的影响较大，因此，纤维饱和点之下(例如水分含量低于30％)具有一定检测精度，而对纤维饱和点之上高含水率阶段的检测存在局限。

另外，随着测量方法的发展，一些非破坏性方法，例如X射线光密度法，X射线显微术，计算机断层扫描和核磁共振法等方法被用于测定木材的水分含量。尽管上述先进的测量方法具有测量速度快，精度高且可成像的特点，但是存在一些限制，例如成本高，操作复杂以及在工业生产中使用环境的限制等。

引用文献1公开了一种基于粒子群优化神经网络模型的木材含水率检测方法。它将粒子群与BP算法相结合完成神经网络训练，以提高网络模型的训练精度；并将该模型应用于木材含水率检测，取得了良好的检测精度。但是引用文献1涉及算法和神经网络，过于复杂，且成本较高。

引用文献2公开了一种采用材芯温度补偿的木材含水率检测方法，所述步骤如下：先在木材干燥窑内选取6个木材含水率检测点，并且每个检测点均配有一个温度传感器和一个木材含水率传感器；然后，每个检测点都通过木材含水率传感器的两个探针检测板材的材芯含水率，并利用温度传感器检测板材的材芯温度；最后，将每个温度传感器检测得到的材芯温度分别用于对应检测点板材含水率的温度补偿。但是，该方法的检测精度受树种、探针插入木材的深度、探针位置、探针间距的影响较大。

引用文献：

引用文献1：CN102072922A

引用文献2：CN103822946A

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种木材含水率的在线检测方法，该方法能够有效解决纤维饱和点之上的高含水率阶段木材含水率检测精度较低等问题。

进一步地，本发明还提供了一种木材含水率的在线检测装置，该设备可以实现木材含水率的在线检测，且检测精度高。

本发明涉及一种木材含水率的在线检测方法，其包括以下步骤：

将待测样品连接在电化学工作站的探针上，形成闭合回路；

利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，并获得所述待测样品的电阻；

基于所述待测样品的电阻，并依据含水率随木材样品电阻变化的标准曲线，获得所述待测样品的含水率；

所述待测样品与所述木材样品的密度大致相同。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，在所述待测样品的连接所述探针的位置，涂覆有导电材料。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，所述导电材料包括导电金属漆、石墨导电胶、碳材料导电胶中的一种或两种以上的组合。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，所述导电材料的涂覆厚度为0.05mm～0.15mm。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，所述电化学工作站的电位设置范围为-10V～10V；所述电化学工作站的电流设置范围为-250mA～250mA；所述电化学工作站的电池测量的下限低于50pA。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，利用线性扫描伏安法测定所述闭合回路的电流。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，测量所述闭合回路的电流时，所述电化学工作站采用电流-时间曲线进行测试，其参数设定为：电位为0.5～1.5V，采样间隔为0.01～1s，采样总时长200～300s。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，所述标准曲线的制作方法包括以下步骤：

在同一温度下，对所述木材样品进行干燥，采用称重法测定不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率；

采用所述电化学工作站测定所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电流，并获得所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电阻；

依据所述不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率及其电阻，获得所述标准曲线。

根据本发明所述的木材含水率的在线检测方法，其中，所述干燥的温度为10～120℃。

本发明还提供了一种实施本发明的在线检测方法的木材含水率的在线检测装置，其包括相连接的电化学工作站以及数据采集装置；其中，所述电化学工作站上利用导线连接有探头。

本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

本发明的木材含水率的在线检测装置的连接操作简单，使用方便，且检测精度高。

附图说明

图1示出了本发明的含水率的在线检测装置的示意图；

其中，1为电化学工作站；2为数据采集装置；3为导线；

4为探头；5为待测样品。

图2示出了本发明实施例1的电流(a)和电阻(b)在1V的初始电位下用于测量木材含水率随时间的变化；

图3示出了本发明实施例1的木材含水率与电阻的拟合曲线。

具体实施方式

以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：

本说明书中，使用“数值A～数值B”表示的数值范围是指包含端点数值A、B的范围。

本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。

本说明书中，所述“大致”、“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。

本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。

本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。

本说明书中，使用“常温”、“室温”时，其温度可以是10～40℃。

本说明书中，如没有特别说明，所使用的“水”可以是自来水、蒸馏水、去离子水、离子交换水、高纯水、纯净水等本领域可行的水。

本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。

本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。

本发明的第一方面提供了一种木材含水率的在线检测方法，其包括以下步骤：

将待测样品连接在电化学工作站的探针上，形成闭合回路；

利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，并获得所述待测样品的电阻；

基于所述待测样品的电阻，并依据含水率随木材样品的电阻变化的标准曲线，获得所述待测样品的含水率；

所述待测样品与所述木材样品的密度大致相同。

本发明中是依据木材电阻随含水率的不同而不断发生变化，建立电阻与木材含水率关系，从而根据电信号变化得到木材干燥过程中的含水率变化。本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

本发明的待测样品可以是现有的任何可行的木材，如桉木、栎木、黑木相思、辐射松等。一般而言，在进行测试时，需要对木材进行锯解等前处理。具体地，将木材锯解为可行的大小作为待测样品进行测试。对于待测样品的大小，本发明不作特别限定，例如可以是10～150mm(弦向)×10～150mm(径向)×10～1000mm(纵向)的弦切板，对于锯解好的试材，尽可能的没有可见缺陷。

在一些具体的实施方案中，在所述待测样品的连接所述探针的位置，涂覆有导电材料。该导电材料起导电触点的作用，以增强木材与电极之间的导电性。

进一步地，本发明对导电材料不作特别限定，可以是本领域常用的一些能够涂覆的导电材料，例如：所述导电材料包括导电金属漆、石墨导电胶、碳材料导电胶中的一种或两种以上的组合。对于导电金属漆，例如：可以是导电银漆、导电铜漆等。

对于涂覆的厚度，本发明不作特别限定，只要涂抹均匀即可。具体地，在本发明中，所述导电材料的涂覆厚度为0.05mm～0.15mm。

进一步地，对于涂抹位置以及涂抹范围，本发明也没有特别限定，只要满足探针与待测样品的连接位置具有导电材料即可。

电化学方法是一种简便，快速，准确和灵敏的表征方法，在科学研究和生产中一直发挥着重要作用。主要是根据电化学性质和溶液中物质的变化规律建立电参数与被测物质之间的关系，然后对成分进行定性和定量分析。本发明利用电化学工作站，从而建立电参数与被测物质之间的关系，进而测得待测样品的含水率。

具体地，本发明的电化学工作站内含快速数字信号发生器，用于高频交流阻抗测量的直接数字信号合成器，双通道高速数据采集系统，电位电流信号滤波器，多级信号增益，iR降补偿电路，双恒电位仪，以及恒电流仪。具体地，电位范围为-10V～10V。电流范围为-250mA～250mA，电位分辨率0.1mV，电流测量下限低于50pA，灵敏度为1e

本发明的电化学工作站的外部连接有导线，导线的端部设置有探针。将待测样品连接在电化学工作站的探针上，即可以形成闭合回路，然后进行测定。具体地，是利用所述电化学工作站测得所述闭合回路的电流，从而可以获得所述待测样品的电阻。

在本发明中，是利用线性扫描伏安法测定闭合回路的电流。线性扫描伏安法是在电极上施加一个线性变化的电压，即电极电位是随外加电压线性变化记录工作电极上的电解电流的方法。本发明利用线性扫描伏安法可以准确测得闭合回路的电流，进而获得待测样品的电阻。

对于具体测试条件，本发明不作特别限定，只要能够获得准确的测试结果即可。具体地，在本发明中，测量所述闭合回路的电流时，所述电化学工作站采用电流-时间曲线进行测试，其参数设定为：电位恒定为0.5～1.5V，采样间隔为0.01～1s，采样总时长200～300s。

本发明是基于所述待测样品的电阻，并依据含水率随木材样品的电阻变化的标准曲线，获得所述待测样品的含水率。对于木材样品，其需要与待测样品的密度大致相同，才可以获得较为准确的含水率。

在本发明中，可以利用称重法测定不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率，进而获得标准曲线。具体地，所述标准曲线的制作方法包括以下步骤：

在同一温度下，对所述木材样品进行干燥，采用称重法测定不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率；

采用所述电化学工作站测定所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电流，并获得所述不同干燥时间对应的所述木材样品的电阻；

依据所述不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率及其电阻，获得所述标准曲线。

在本发明中，所述标准曲线是不同干燥时间对应的所述木材样品的含水率和不同干燥时间对应的所述木材样品的电阻，获得的电阻与含水率之间的关系曲线，其中，同一温度是指在整个干燥过程中，干燥的温度几乎不变。

对于称重法，可以将木材样品置于干燥箱中进行干燥，然后获取不同干燥时间对应的所述木材样品的重量，通过称重法从而计算得到不同干燥时间对应所述木材样品的含水率。一般而言，此时所用的木材样品优选为同一木材样品进行称重法实验。

具体地，所述称重法的不同干燥时间对应所述木材样品的含水率的计算公式为：

其中：MC为木材样品的含水率；

M为不同干燥时间对应所述木材样品的重量；

M

对于木材样品的绝干重量，可以是将试样置于100～105℃的干燥箱中，干燥6h以上，然后每隔2h称重并记录，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干。此时木材样品的重量即为木材样品的绝干重量。

同时，在每一次采用称重法测得木材样品的含水率后，采用电化学工作站测得此时木材样品的电阻，从而获得不同电阻与不同含水率之间的关系曲线，即为标准曲线。在采用电化学工作站测得木材样品的电阻时的方法与待测样品相同或相似。

进一步，对于干燥的温度，本发明不作特别限定，可以是本领域的常规温度，例如：10～120℃。对于干燥的时间，可以根据需要进行设置，例如：两次称重之间可以间隔10min～360min。

本发明的第二方面提供了一种实现本发明的第一方面的木材含水率的在线检测方法的装置，包括相连接的电化学工作站1以及数据采集装置2；其中，所述电化学工作站1上利用导线3连接有探头4。

本发明的电化学工作站1是信号采集和处理分析的主体部位。本发明通过在数据采集装置2可以显示电化学工作站1测得的数据和图像，进而通过数据采集装置2获得电阻值，然后依据标准曲线即可得到待测样品5的含水率。在本发明中，所述探头4可以是鳄鱼夹，利用探头4和导线3实现电路的连接。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。

实施例采用CHI760E电化学工作站测试系统(上海晨华仪器设备有限公司)测量木材含水率。其中，电位范围为-10V～10V，电位分辨率为0.1mV，电流范围为-250mA～250mA，电流测量的下限低于50pA。电脑用于数据采集，存储和处理。测试设备如图1所示。

实施例1

试材为采自中国广东省高州市的桉树(Eucalyptus exserta)。从一根桉树原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为42％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的木材样品，用于电阻和含水率测量，进而制作标准曲线。

首先，获得木材样品的初始重量，并对木材样品进行电化学测试。之后，将木材样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以获得不同的含水率。分别在30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、180分钟、240分钟时从干燥箱中取出木材样品，对于木材样品进行称重后，并对木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，具体测试结果如下表1所示。所有测试结束后对木材样品烘干，获取木材样品的绝干重量。具体步骤为，将木材样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表1中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到木材样品的绝干重量为27.9g。

其中：电化学测试为：通过电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：电位恒为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在木材样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，厚度为0.1mm。

表1

然后，按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的含水率，结果如下表2所示：

其中：MC为不同干燥时间对应所述木材样品的含水率；

M为不同干燥时间对应所述木材样品的重量；

M

按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如下表2所示：

R′＝U/I

其中，R'为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；

U为恒定电压；

I为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。

表2

然后依据表2中的含水率及电阻，获得含水率与电阻之间的标准曲线，具体如图3所示，标准曲线的公式如下式(A)所示。

MC＝47.59-1.17R+0.013R

式(A)中：MC为木材样品的含水率；

R为木材样品的电阻(R')的10

待测样品试样为采自中国广东省高州市的桉树(Eucalyptus exserta)，与标准曲线所用试样取自不同树株。从桉树原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为45％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的待测样品，用于电阻测量。

利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在待测样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，涂层厚度为0.1mm。

将待测样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中用60℃的恒定温度进行干燥，分别在60分钟、120分钟、180分钟时从干燥箱中取出待测样品，称重且对待测样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，计算得到相对应的电阻，具体测试结果如下表3所示。

所有测试结束后对待测样品烘干，获取待测样品的绝干重量。具体步骤为，将待测样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表3中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到待测样品的绝干重量为27.96g，用于称重法计算含水率。

表3

将电阻值代入标准曲线，即可得到该待测样品的含水率，具体结果如下表4所示。另外，发明人采用称重法测量待测样品的含水率，结果如下表4所示。

表4

由表4可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的含水率与称重法测得的含水率基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

实施例2

将实施例1中的待测样品进行替换，仍采用中国广东省高州市的桉树(Eucalyptusexserta)，但与标准曲线所用试样取自不同树株以及与实施例1中的桉树均为不同树株。从桉树原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为45％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的待测样品，用于电阻测量。

利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在待测样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，涂层厚度为0.1mm。

将待测样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中用60℃的恒定温度进行干燥，分别在60分钟、120分钟、180分钟时从干燥箱中取出待测样品，称重且对待测样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，计算得到相对应的电阻，具体测试结果如下表5所示。

所有测试结束后对待测样品烘干，获取待测样品的绝干重量。具体步骤为，将待测样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表5中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到待测样品的绝干重量为22.43g，用于称重法计算含水率。

表5

将电阻值代入标准曲线，即可得到该待测样品的含水率，具体结果如下表6所示。

表6

由表6可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的含水率与称重法测得的含水率基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

实施例3

栓皮栎木材采自河南省国有信阳市南湾林场谭家河生态保护中心，取样地海拔200m，东经113°55′，北纬31°52′。其树龄均为60年，栓皮栎平均胸径38cm。将其锯解为900毫米(长)×120毫米(宽)×25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为50％。选取一块无可见缺陷的弦切板，锯制为尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的木材样品，用于电阻和含水率测量，进而制作标准曲线。

首先，获得木材样品的初始重量，并对木材样品进行电化学测试。之后，将木材样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以获得不同的含水率。分别在30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、180分钟、240分钟时从干燥箱中取出木材样品，对木材样品进行称重后，并对木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，具体测试结果如下表7所示。

所有测试结束后对木材样品烘干，获取木材样品的绝干重量。具体步骤为，将木材样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表7中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到木材样品的绝干重量为30.92g。

其中：电化学测试为：通过电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：电位恒为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在木材样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，厚度为0.1mm。

表7

然后，按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的含水率，结果如下表8所示：

其中：MC为不同干燥时间对应所述木材样品的含水率；

M为不同干燥时间对应所述木材样品的重量；

M

按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如下表8所示：

R′＝U/I

其中，R为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；

U为恒定电压；

I为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。

表8

然后依据表8中的含水率及电阻，获得含水率与电阻之间的标准曲线，具体如下式所示。

MC＝51.84-1.49R+0.02R

式(A)中：

MC为木材样品的含水率；

R为木材样品的电阻(R')的10

待测样品试样为采自河南省国有信阳市南湾林场谭家河生态保护中心，取样地海拔200m，东经113°55′，北纬31°52′。其树龄均为60年，栓皮栎平均胸径38cm。与标准曲线所用试样取自不同树株。将其锯解为900毫米(长)×120毫米(宽)×25毫米(厚)的板材若干，该试材的初始含水率为50％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的待测样品，用于电阻测量。

利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在待测样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，涂层厚度为0.1mm。

将待测样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中用60℃的恒定温度进行干燥，分别在60分钟、120分钟、180分钟时从干燥箱中取出待测样品，称重且对每个待测样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，计算得到相对应的电阻，具体测试结果如下表9所示。

所有测试结束后对待测样品烘干，获取待测样品的绝干重量。具体步骤为，将待测样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表9中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到待测样品的绝干重量为30.43g，用于称重法计算含水率。

表9

将电阻值代入标准曲线，即可得到该待测样品的含水率，具体结果如下表10所示。

表10

由表10可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的含水率与称重法测得的含水率基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

实施例4

试材为采自中国广东省韶关市国有河口林场的黑木相思木材(Acaciamelanoxylon)。从一根原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为42％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×8毫米(纵向)的木材样品，用于电阻和含水率测量，进而制作标准曲线。

首先，获得木材样品的初始重量，并对木材样品进行电化学测试。之后，将木材样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中以60℃的恒定温度干燥，以获得不同的含水率。分别在30分钟、60分钟、90分钟、120分钟、180分钟时从干燥箱中取出木材样品，对木材样品进行称重后，并对木材样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，具体测试结果如下表11所示。

所有测试结束后对木材样品烘干，获取木材样品的绝干重量。具体步骤为，将木材样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录在表11中，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到木材样品的绝干重量为22.48g。

其中：电化学测试为：通过电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：电位恒为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在木材样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，厚度为0.1mm。

表11

然后，按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的含水率，结果如下表12所示：

其中：MC为不同干燥时间对应所述木材样品的含水率；

M为不同干燥时间对应所述木材样品的重量；

M

按照下述计算公式获得不同干燥时间对应所述木材样品的电阻，结果如下表12所示：

R′＝U/I

其中，R'为不同干燥时间对应所述木材样品的电阻；

U为恒定电压；

I为不同干燥时间对应所述木材样品的电流。

表12

然后依据表12中的含水率及电阻，获得含水率与电阻之间的标准曲线，具体如下式所示。

MC＝49.48-1.1R+0.01R

式(A)中：

MC为木材样品的含水率；

R为木材样品的电阻(R')的10

待测样品试样为采自中国试材为采自中国广东省韶关市国有河口林场的黑木相思木材(Acacia melanoxylon)，与标准曲线所用试样取自不同树株。从原木上锯解得到尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×900毫米(纵向)的没有可见缺陷的弦切板，该试材的初始含水率为45％。

从上述弦切板中锯制尺寸为120毫米(弦向)×25毫米(径向)×10毫米(纵向)的待测样品，用于电阻测量。

利用电化学工作站测量电流及电阻，电化学工作站的参数设置如下：初始电位为1V，采样间隔为0.1s，运行时间为240s，灵敏度为0.01A/V。在测试之前，在待测样品的两端喷涂导电银漆作为导电涂层，涂层厚度为0.1mm。

将待测样品在DKN611型干燥箱(日本大和科学公司)中用60℃的恒定温度进行干燥，分别在60分钟、120分钟、180分钟时从干燥箱中取出待测样品，称重且对待测样品分别进行电化学测试，获得每次测试的电流，计算得到相对应的电阻，具体测试结果如下表13所示。

所有测试结束后对待测样品烘干，获取待测样品的绝干重量。具体步骤为，将待测样品置于103±2℃的烘箱中，烘干6h以上，然后每隔2h称重并记录，待两次称重质量相差小于0.02g时，即认为达到绝干，从而得到待测样品的绝干重量为22.43g，用于称重法计算含水率。

表13

将电阻值代入标准曲线，即可得到该待测样品的含水率，具体结果如下表14所示。

表14

由表14可以看出，采用本发明的方法测得的待测样品在干燥过程中的含水率与称重法测得的含水率基本一致。因此，本发明的木材含水率的在线检测方法可以实现干燥过程中木材各个含水率阶段的在线检测，且检测精度高。

对比例1

试材为取自黑龙省小兴安岭林区的22年生白桦横截树盘，平均径级23cm，厚度30mm，初含水率60％以上，材质均匀，无可见缺陷。

采用HYD-B型木材含水率检测仪对试材进行含水率测试，使用电源220V、50HZ交流电压，使用温度10℃～60℃。测试时将木材钻孔，将探针插入木材内部，探针间距分别设为20mm，30mm，40mm，探针深度分别设为10mm，15mm，20mm。采用CFBLS拉压型电阻应变式压力传感器进行在线称重，其量程为0～5kg，输出灵敏度为1.995mV/V，使用环境温度为-20℃～+60℃，激励电压为10VDC；采用GDS-100恒温恒湿干燥箱进行干燥试验，已获得不同阶段的测试数据。测试结果如表15所示。

表15

由表15可以看出，使用HYD-B型木材含水率检测仪对试样进行检测的结果准确度较差，无法满足木材含水率的在线检测。

需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。