Construction of novel measurement method of wood property by TOF-NIR densitometory

TOF-NIR光密度测定木材性能新方法的构建

• 批准号: 22248020
• 负责人: TSUCHIKAWA Satoru
• 金额: $ 17.14万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22248020/
• 关键词: 分光分析; 時間飛行; 木材; 材質評価; 近赤外; 非破壊計測; 林学; バイオマス; 農業工学; 計測工学; 応用光学・量子光工学; 飛行時間

A new optical measurement system, the main components of which are a streak camera and semiconductor laser , was introduced to clarify the optical characteristics of wood from the viewpoint of time-of-flight near infrared (TOF-NIR) spectroscopy. Another system, which is composed of LED NIR laser (CW type) and photodetector, was also constructed. Intensity of transmitted light varied with early wood and late wood, which was due to the difference of density. The density and cellular structure directly affected the transmitted time-resolved profile. Absorption and scattering coefficient of wood were calculated from the variation of time-resolved profile based on the forward and backward model of light transportation equations. It was known thatabsorption and scattering coefficient of wood were varied with the moisture condition of subsurface layer and inside of the sample. Multivariate statistics as the explanatory variables of time-resolved profile showed high accurate estimation of moisture content of wood compared to that of traditional NIR spectroscopy. The optical model based on the diffusion approximation to the radiative transfer equation proved to be useful for thick samples, which can be optically regarded as an ideal diffuser, although wood is a structural material with non-homogeneous cellularstructure.

为了从飞行时间近红外（TOF-NIR）光谱的角度研究木材的光学特性，介绍了一种以条纹相机和半导体激光器为主要组成部分的新型光学测量系统。另一个系统，这是由LED近红外激光器（CW型）和光电探测器组成。早材和晚材的透射光强度不同，这是由于密度的差异造成的。密度和细胞结构直接影响透射时间分辨轮廓。基于光传输方程的前向和后向模型，从时间分辨轮廓的变化计算木材的吸收和散射系数。结果表明，木材的吸收和散射系数随木材次表层和样品内部的水分状况而变化。与传统的近红外光谱相比，多元统计量作为时间分辨轮廓的解释变量，显示了木材含水率的高精度估计。基于辐射传递方程的扩散近似的光学模型被证明是有用的厚样品，它可以被视为一个理想的扩散光学，虽然木材是一种结构材料与非均匀的cellularstructure。

项目成果

ピコ秒近赤外パルスレーザを用いた木材の材質測定(I)-樹種による時間プロフィルの違い-

使用皮秒近红外脉冲激光进行木材材料测量（I） - 时间曲线的差异取决于树种 -

• 发表时间: 2012
• 作者: 倉田洋平;土川覚
• 通讯作者: 土川覚

ピコ秒近赤外パルスレーザを用いた木材の材質測定

使用皮秒近红外脉冲激光测量木质材料

• 发表时间: 2011
• 作者: 塩野克宏;山田淑葉;倉田洋平
• 通讯作者: 倉田洋平

近赤外レーザを用いた木材の物性評価

使用近红外激光评估木材的物理性能

• 发表时间: 2011
• 作者: 小石川将士;土川覚
• 通讯作者: 土川覚

近赤外 CW レーザ光による木質材料の物性評価-連続密度測定の可能性-

使用近红外连续波激光评估木质材料的物理特性 - 连续密度测量的可能性 -

• 发表时间: 2013
• 作者: 北村竜之介;土川覚
• 通讯作者: 土川覚

ピコ秒パルスレーザを用いた木材の材質測定

使用皮秒脉冲激光测量木质材料

• 发表时间: 2011
• 作者: 倉田洋平;土川覚
• 通讯作者: 土川覚