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2008 Fiscal Year Annual Research Report

音響振動を用いた樹木水分および内部欠陥の非破壊・非侵襲測定法の開発

Research Project

Project/Area Number 19380021
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

桜井 直樹  Hiroshima University, 大学院・生物圏科学研究科, 教授 (90136010)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小久保 亮  北海道立林業試験場, 緑化樹センター・生産技術科, 研究主任 (10414252)
Keywords音響振動 / ヤング率 / 音速 / 水分 / 内部欠陥 / 樹木 / 木材 / 高速フーリエ解析
Research Abstract

【背景・意義】
樹木体内の水分量や腐朽等の内部欠陥の把握は樹木の生産・管理で極めて重要であるが、水分量測定や内部欠陥検出を現地において行うことは困難である。従来法では,切り葉より水分情報を得たり,釘やドリルを幹に打ち込んだりして,内部欠陥情報を得,非破壊的に水分や内部欠陥情報を得られなかった。本研究では,音響振動を用いた,まったく新しい原理の非破壊,非侵襲測定器を開発し,果樹としてミカン,緑化樹としてカンパ,カシ類,イヌエンジュ,ケヤキを用い,現地での幹の水分情報取得および腐朽等の内部欠陥の非破壊検出を行った。
【方法】
立木や原木丸太を,振動スピーカを用い,0.1〜10kHzのサイン波で10秒加振し,樹木より受けた信号を高速フーリエ変換して,円周振動の第2、第3共振周波数を測定し,それぞれより音速を算出した。円周振動の第3共振周波数/第2共振周波数の比も調べた。
【結果】
水分情報取得に関し,ミカン樹幹の音速が一日内で変化し,シラカシ幹の音速が夏より冬に上昇し,ケヤキの音速が降雨後に低下することがわかった。これらより時期による樹体内の水分量の違いが示唆された。
内部欠陥検出には,イヌエンジュ,カンバ類を用いた。健全なイヌエンジュ原木丸太では直径が大きいほど音速が大きく(健全なカンバ類立木も同様だった)、空洞や節ありの音速は健全木の直径-音速直線より著しくはずれた。また第3共振周波数/第2共振周波数の比では,健全な丸太ではほぼ1.5であるのに対し,空洞木と節あり木では1.5よりずれる傾向が認められた。これらの結果より、第2、第3共振の音速や第3共振周波数/第2共振周波数の比より、イヌエンジュの内部欠陥を検出可能なことが示唆された。
本研究より,新装置,原理の利用により,樹木体内の水分情報取得や,内部欠陥検出を非破壊的に行えることが示唆された。本装置,原理の開発により,樹木体内の新たな非破壊測定の基盤が確立した。

  • Research Products

    (8 results)

All 2009 2008

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Postharvest quality evaluation of “Fuyu" and“Taishuu" persimmons using a nond estructive vibrational method and an acoustic vibration technique. (in press).2009

    • Author(s)
      Taniwaki, M., T. Hanada, N. Sakurai
    • Journal Title

      Postharvest Biol. Technol. (印刷中)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Precise correction in laser Doppler forced vibrology of soft products.2008

    • Author(s)
      Blahovec, J., S. Kuroki, N. Sakurai
    • Journal Title

      Biosystems Engineering 99

      Pages: 156-160

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Non-destructive determination of the optimum eating ripeness of pears and their texture measurements using acoustical vibration technique.2008

    • Author(s)
      Taniwaki, M., T. Hanada, M. Tohro, N. Sakurai
    • Journal Title

      Postharvest Biology & Technology 51

      Pages: 305-310

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of optimum npeness for edibility of postharvest melons using nond estructive vibration.2008

    • Author(s)
      Taniwaki, M., M. Takahashi, N. Sakurai
    • Journal Title

      Food Research Intemationa 14

      Pages: 137-141

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 樹幹の円周モードを非破壊測定する振動共振法の開発2009

    • Author(s)
      櫻井直樹, 小久保亮, 谷崎満, 高橋正大, 藤路陽
    • Organizer
      第120回森林学会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-03-26
  • [Presentation] 振動共振法を用いた共振ピークと音速による樹幹の内部欠陥検出法の開発2009

    • Author(s)
      小久保亮, 桜井 直樹
    • Organizer
      第120回森林学会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-03-26
  • [Presentation] 振動共振法によるケヤキ樹内水分情報の推定2009

    • Author(s)
      高橋 正大, 櫻井 直樹
    • Organizer
      第120回森林学会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2009-03-26
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 振動を用いた樹木の特性測定装置並びに特性測定方法2008

    • Inventor(s)
      櫻井直樹小久保 亮
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人広島大学北海道林業試験場
    • Industrial Property Number
      特願2008-124506
    • Filing Date
      2008-05-12

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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