Tác động của năm sinh khối lên sự truyền sóng milimét 100 GHz qua gỗ

Springer Science and Business Media LLC - Tập 59 - Trang 375-382 - 2013
Soichi Tanaka1, Yuko Fujiwara1, Yoshihisa Fujii1, Shogo Okumura1, Hiroyoshi Togo2, Naoya Kukutsu2, Shoji Mochizuki3
1Graduate School of Agriculture, Kyoto University, Kyoto, Japan
2NTT Microsystem Integration Laboratories, Atsugi, Japan
3NTT Access Network Service Systems Laboratories, Tsukuba, Japan

Tóm tắt

Đối với việc ứng dụng kĩ thuật sóng milimét (MMW) vào đánh giá không phá hủy gỗ, ảnh hưởng của các vòng năm sinh đến hành vi của sóng MMW 100 GHz truyền qua gỗ đã được xem xét. Amplitude phức tạp đã được đo cho các mẫu phẳng (LT) dày 2 mm và mẫu cắt tư (LR) của nhiều loại gỗ khác nhau với cấu trúc vòng năm sinh khác nhau tại độ ẩm 11%. Phân bố mật độ được đo bằng kỹ thuật chụp X-quang. Đối với các mẫu LT của tất cả các loại gỗ và các mẫu LR có sự biến thiên mật độ nhỏ hoặc có chiều rộng gỗ sớm nhỏ hơn bước sóng của MMW (=3 mm), biên độ và pha của sóng truyền tương tự như biên độ của sóng không có mẫu. Đối với mẫu LR có sự biến thiên mật độ lớn và có chiều rộng gỗ sớm gần bằng hoặc lớn hơn bước sóng, biên độ và pha khác với biên độ của sóng không có mẫu. Tất cả các biên độ phức tạp đã được đo thể hiện tốt bằng một mô hình nhiễu xạ. Kết luận rằng MMW bị biến dạng bởi phân bố mật độ, và sau đó các thành phần của nó có chu kỳ ngắn hơn bước sóng bị suy giảm do hiện tượng nhiễu xạ.

Từ khóa

#sóng milimét #gỗ #đánh giá không phá hủy #vòng năm sinh #phân bố mật độ

Tài liệu tham khảo

Beall FC (2000) Subsurface sensing of properties and defects in wood and wood products. Subsurf Sens Tech Appl 1:181–204 Laurinavičius A, Baltrušaitis A, Pranckevičiene V, Ukvalbergienė K (2010) Wood characterization by scanning millimeter wave beam. Mater Sci (Medžiagotyra) 16:63–66 Oyama Y, Zhen L, Tanabe T, Kagaya M (2009) Sub-terahertz imaging of defects in building blocks. NDT&E Int 42:28–33 Hansson L, Lundgren N, Antti AL, Hagman O (2005) Microwave penetration in wood using imaging sensor. Meas 38:15–20 James WL, Yen Y-H, King RJ (1985) A microwave method for measuring moisture content, density, and grain angle of wood. Research note FPL-0250 Johansson J, Hagman O, Fjellner B-A (2003) Predicting moisture content and density distribution of Scots pine by microwave scanning of sawn timber. J Wood Sci 49:312–316 King RJ, Yen YH (1981) Probing amplitude, phase, and polarization of microwave field distributions in real time. IEEE Trans Micro Theory Tech 29:1225–1231 Lundgren N, Hagman O, Johansson J (2006) Predicting moisture content and density distribution of Scots pine by microwave scanning of sawn timber II: evaluation of models generated on a pixel level. J Wood Sci 52:39–43 Martin P, Collet R, Barthelemy P, Roussy G (1987) Evaluation of wood characteristics: internal scanning of the material by microwaves. Wood Sci Technol 21:361–371 Portala J-F, Ciccotelli J (1992) Nondestructive testing techniques applied to wood scanning. Ind Metrol 2:299–307 Schajer GS, Orhan FB (2005) Microwave non-destructive testing of wood and similar orthotropic materials. Subsurf Sens Technol Appl 6:293–313 Schajer GS, Orhan FB (2006) Measurement of wood grain angle, moisture content and density using microwaves. Holz als Roh- und Werkstoff 64:483–490 Shen J, Schajer G, Parker R (1994) Theory and practice in measuring wood grain angle using microwaves. IEEE Trans Instrum Meas 43:803–809 Bucur V (2003) Nondestructive characterization and imaging of wood. Springer, Berlin, pp 1–354 Tanaka S, Fujiwara Y, Fujii Y, Okumura S, Togo H, Kukutsu N, Nagatsuma T (2011) Effect of grain direction on transmittance of 100-GHz millimeter wave for hinoki (Chamaecyparis Obtusa). J Wood Sci 57:189–194 Ghodgaonkar DK, Varadan VV, Varadan VK (1989) A free-space method for measurement of dielectric constants and loss tangents at microwave frequencies. IEEE Trans Instr Meas 37:789–793 Ghodgaonkar DK, Varadan VV, Varadan VK (1990) Free-space measurement of complex permittivity and complex permeability of magnetic materials at microwave frequencies. IEEE Trans Instr Meas 39:387–394 Saleh BEA, Teich MC (1991) Fundamentals of photonics. John Wiley & Sons, Inc., New York, pp 108–156 Shepard D (1968) A two-dimensional interpolating function for irregularly spaced data. Proc ACM 23rd Nat Conf pp 517–524 Kollmann F (1951) Technologie des Holzes und Der Holzwerkstoffe 1. Springer, Berlin, pp 1–1050 Kröner K, Pungs L (1952) Zur dielektrischen Anisotropie des Naturholzes im großen Frequenzbereich. Holzforschung 6:13–16 Kröner K, Pungs L (1953) Über das Verhalten des dielektrischen Verlustfaktors des Naturholzes im großen Frequenzbereich. Holzforschung 7:12–18 Uyemura T (1960) Dielectric properties of woods as the indicator of the moisture. Bull Gov Forest Exp Stn 119:96–172 King AP (1950) The radiation characteristics of conical horn antennas. Proc IRE 38:249–251 Schorr MG, Beck FJ (1950) Electromagnetic field of the conical horn. J Appl Phys 21:795–801 Masuda M, Shimoda H, Tanaka K, Taguchi M (2001) Study on dielectric lens antenna. Tech Report IEICE AP2000-178:41–46 Masuda M, Shimoda H, Tanaka K, Taguchi M (2002) Study on dielectric lens antenna—Part 2. Tech Report IEICE AP2001-178:9–14