闊葉材原木的質(zhì)量評(píng)估可以為行業(yè)提供最優(yōu)的闊葉材資源利用價(jià)值,然而因缺陷聲信號(hào)的非平穩(wěn)性和缺陷類(lèi)型特征的重疊性,有效的質(zhì)量評(píng)估聲參數(shù)非常有限�；诖�,提出一種基于自回歸模型（AR）和譜峭度（SK）相結(jié)合的特征聲參數(shù)提取與分等方法。利用AR線性濾波器濾除聲信號(hào)中周期平穩(wěn)成分,并對(duì)包含缺陷信息的殘差信號(hào)進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換,計(jì)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(shè)計(jì)濾波器對(duì)殘差信號(hào)進(jìn)行濾波以獲取原木主要缺陷信號(hào)分量,計(jì)算該信號(hào)分量的峭度值,將其作為表征聲信號(hào)的特征參數(shù)對(duì)北美鵝掌楸原木進(jìn)行質(zhì)量分等。樣本原木的實(shí)際鋸切結(jié)果顯示,基于AR-SK的預(yù)測(cè)分等中,高質(zhì)量原木組中的高等級(jí)板材率為77.2%,而低質(zhì)量組中的高等級(jí)板材率為21.8%。與傳統(tǒng)的聲速分等相比,高質(zhì)量組中的高等級(jí)板材率提高了33%以上,而低質(zhì)量組中的高等級(jí)板材率降低了約26%。研究結(jié)果表明,所提方法能有效分離缺陷信號(hào)成分并對(duì)該原木質(zhì)量進(jìn)行較精確分等。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng)與沖擊. 2020,39(24)北大核心EICSCD

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AR-SK過(guò)程

為獲取原木基本物理參數(shù),首先沿原木長(zhǎng)度方向?qū)ζ溥M(jìn)行高分辨率三維激光掃描。掃描步進(jìn)為1.59 mm,依據(jù)原木周長(zhǎng)差異,每周像素點(diǎn)數(shù)為250～450點(diǎn),平均分辨率為3pixel/cm。原木掃描試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)每根原木的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。最后由原木總質(zhì)量和三維激光掃描得到的精確體積計(jì)算原木密度。上述參數(shù)均列于表1。表1 北美鵝掌楸原木尺寸和物理參數(shù)Tab.1 Dimensional and physical measures of the yellow-poplar logs 原木編號(hào) 長(zhǎng)度/m 直徑/cm 質(zhì)量/kg 密度/(kg·m-3) 體積/m3 原木編號(hào) 長(zhǎng)度/m 直徑/cm 質(zhì)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(xué)試驗(yàn)完成后,根據(jù)視覺(jué)評(píng)估結(jié)果和原木基本測(cè)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(zhì)量的21根原木進(jìn)行鋸切(僅選擇21根原木,主要受時(shí)間與經(jīng)費(fèi)所限),以驗(yàn)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(chǎn)值方案鋸切成29 mm厚度的板材,并依據(jù)美國(guó)闊葉材板材協(xié)會(huì)(National Hardwood Lumber Association,NHLA)分等規(guī)則(NHLA 2015)[28]依次對(duì)這些板材進(jìn)行分等。板材等級(jí)依次為高等級(jí)、普一級(jí)、普二級(jí)、普三級(jí)和等外級(jí)。板材總體積、各等級(jí)板材體積和等級(jí)率均列于表2。表2 北美鵝掌楸原木鋸切結(jié)果Tab.2 Sawing results of yellow-poplar logs 原木編號(hào) 板材體積/m3 板材等級(jí)率/% 總體積 高等級(jí) 普一級(jí) 普二級(jí) 普三級(jí) 等外級(jí) 高等級(jí) 普一級(jí) 普二級(jí) 普三級(jí) 等外級(jí) 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(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3623169