采用电法CT技术探查树木内部结构 CT内部结构

　　摘 要：为探讨直流电法应用于树木内部结构探测的成像效果，通过直流电法层析成像技术对不同种类的树木进行了检测实验研究。运用并行电法进行数据采集，利用弧度修正系数对电性参数进行了修正，获得了较为理想的树干电阻率剖面。三种树木电性剖面对比发现，不同材质的树木电阻率值差异明显，且树干断面电阻率分布整体表现为里高外低的特征。电阻率分布特性可为树木健康状况诊断提供相关技术参数。
　　关键词：直流电CT检测技术；电阻率反演；圆柱体结构；弧度修正
　　中图分类号：S758.1文献标识码：A
　　文章编号：1672-1098(2012)02-0059-04
　　收稿日期：2012-01-06
　　作者简介：于仲（1987-），男，山东枣庄人，在读硕士，研究方向：工程地球物理探测技术。
　　Cellular Structure Detection of Tree by Direct Current CT Technology
　　YU Zhong, ZHANG Ping-song, FU Mao-ru, CHENG Gang
　　(School of Earth Sciece and Environmental Engineering, Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001， China)
　　Abstract:With direct current CT technology, the detection experiment among different tree species has been carried out for the sake of studying the imaging results of inner structure of tree trunks. Ideal resistivity distribution profiles have been obtained by the process of data collecting with the Network Parallel Galvanic Exploration System initially and curvature correction for modifying electrical parameters then. By contrast, the conclusion can be drawn that there’s a large variation range among three kind of trees in resistivity. Besides, the internal electrical distribution of tree trunk is that resistivity of the trunk profile is higher inside, and lower outside respectively. Related technical parameters can be provided by resistivity distribution characteristics for diagnosing health symptoms of trees.
　　Key words:Direct current CT technology; resistivity inversion; cylindrical structure; curvature correction
　　近年来，采用物探方法进行林木健康状况检测是一个新的应用方向，其中应力波法［1］、超声波法［2-5］、X射线法［3，5］及振动检测［6］等方法多被应用，并取得了较好的测试效果。应力波、超声波检测和振动检测方法是利用拾取波穿透林木的初至(即首波到时)，解析波场传播速度或频谱特征变化来确定林木内部结构特征；X射线检测法是测试射线穿透介质后场强衰减变化情况，用吸收系数表征，评价木材及木质复合材料的密度、含水率变化以及缺陷等。受树木结构限制，所布设的数据采集观测系统对探测分辨率及成像效果等将带来一定影响。由于树木内部结构差异其电性参数明显，因此笔者所在的课题组利用直流电法进行了相应的探测试验研究。
　　直流电法已是较为成熟的探测手段，同时具备数据采集智能程度高以及高精度成像等特点，在工程检测领域应用广泛［7-9］。利用电法在砍伐后的树干上布置一圈电极监测其内部视电阻率，并采用有限元法进行反演从而获取了树干单个截面的二维电阻率分布图像，得出健康树干截面电阻率分布呈现一系列同心圆形的结构，且从核心部沿径向向外有一个递减趋势。由此可推断出树干截面水分分布与电阻率分布存在着密切的负相关关系［10-11］。我国相关研究人员利用高密度电阻率成像法对健康树木进行电阻率变化检测，探讨了树干中水份的运移特性。提出了针对圆柱体的电法探测数据修正方法，以解决圆柱体中电阻率计算问题，并将该方法应用于对树干电阻率的修正［12］2。本文利用并行电法微电极系统进行数据高效采集，对不同树质进行了观测试验，获得了相应的认识。
　　1 直流电法CT检测技术
　　1.1 树木探查地球物理条件
　　木材的物理化学结构决定了它几乎不含有导电性良好的自由离子，但在电场作用下有电离现象，通常认为木材微弱的导电性是离子引起的，是与构成木材的聚合物的离子基缔合在一起的离子或是由木材的无机成分中含有的杂质所产生的离子［13］。健康林木内部正常介质如韧皮部、木质部和髓心之间不同的电性差异为直流电法检测提供良好的测试前提。通过在树干表层布置测试电极，按照一定的数据处理方法，可计算获取树干任一测试截面内部的电阻率分布特征，从而可诊断树木内部结构状况，同时为进一步分析研究圆柱体结构电法CT成像精度提供参考。