JPH04503862A - 吸湿性材料のサンプルの標準化された機械的特性の等級を自動的かつ材料を破壊することなく決定するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 吸湿性材料のサンプルの標準化された機械的特性の等級を自動的かつ材料を破壊 することなく決定するための装置 樟々な吸湿性の建築材料、特に木材の機械的特性を測定することは難しいという ことが知られている。これは特にこれらの材料の水分含有量が異なるためである 。

木材の場合、従来は実験により等級（やり方によって３つか４つ）が決められて おり、木材の専門家が目視によってそれぞれのサンプルがどの等級に属するかを 決めていた。この方法は非常におおざっばで専門家の主観に軌らなければならな かった。さらにこの方法では材料の水分や温度はほとんど考慮されない。

本発明の目的はこれらの欠点をなくし、木材などのＶ＆湿性材料のサンプルの標 準化された機械的特性の等級を自動的かつ材料を破壊することなく決定するため の装置を提供することである。この決定は測定対象のサンプルを装置自体によっ て測定することによって行う、この発明は請求項１に対応する。

添付の図面は一例として本発明の主題を構成している装置のひとつの実施例を示 している。

図１はこの実施例の概略全体図である。

図２はこの実施例の２個の多重検出ヘッドの内のひとつの概略断面図である。

図３は図１の装置のブロック図である。

図１は標準化された機械的特性の等級を知りたい木製のはりｌを示す。

２個のヘッドを非常に概略的に２．３で示す。

各ヘッドをはり１の各端部にあてがう。各端部は以下に説明するように２から３ に向けて発せられる超音波の伝わる時間と、はり内の水分と、はり内の温度を測 定するための３個のプローブまたは検出器を備えている。これらの検出器は公知 のものである。４は電子装置を収容した箱であり、キーボード５と表示装置６を 備えている。

図２にヘッド２を示す。ヘッド２の本体は電気絶縁材料でできており、内部にス ライド部材２ａを備えており、さらにこのスライド部材の内部には超音波を発信 するかそれを受けるための圧電変換器１１が設けられている。スライド部材２は 図示のようにはり１に打ち込まれる２個の金属のポイント１０．１２に強固に固 定されており、たとえば図２のヘッドの左端をたたくことによってポイントをは り１に打ち込むときに、スライド部材２がはりの端面に確実に固定できるように なっている。

圧縮ばね９によって変換器１１がはりの端部に押し付けられるようになっている 。またこのばねはポイント１０．１２が打ち込まれるときの衝撃から変換器を保 護する役目も果たしている。

これらのポイント１０．１２は両者間の電気抵抗を測定することによって、はり １内の水分を測定するためのプローブとしての機能を有する。

一方のポイント１２は、はり１内の温度を測定するための、スライド部材２に形 成されたキャビティ内に設けられた、サーミスターに熱結合されている。はりｌ の他端（図では見えない）には部材３の圧電変換器１１が設けてあり、部材２の 変換器１１によって発せられた超音波を受けるようになっている。

図１からヘッド２．３の検出器は、図の下方に示す電子装置を収容しており、キ ーボード５と、たとえばＬＣＤ型の表示装置６を備えた、箱４に電気的に接続さ れていることがわかる。また図２に示すようにこれらはたとえば７で示すような ケーブルによって接続されており、これによって検出器を通過する情報を確実に 箱４内の電子装置に送信することができる。

キーボード５を設けることによって、オペレーターがはりの長さや、はり１の材 質（たとえば木の種類）に対応するコード番号等のデータをこれらの装置に供給 することができる。

図１の例では超音波がヘッド２（図２）の装置１１から全く同じ形式のヘッド３ の同様の部材に送られる。

２個の装置１１と、２個のヘッド２．３のプローブ１０，１２と、２．３の２個 のサーミスター１３からの情報は箱４に送られる。

図３は箱４に収容されているかあるいは箱に接続されている様々な電子装置を概 略的に示す。

ＲＡＭ３２．ＲＯＭ３３．ＥＥＰＲＯＭ３４に接続されたマイクロプロセサー３ １を備えたモジュール３５を示す。これらの機能については後述する。

また以下のグループの装置が設けられている。

１５：コンピューター（図示省略）、たとえばＰＣｌにリンクさせて、毎日の測 定値をまとめるためのＲ３２３２型シリアルインターフエース。

６：既述のＬＣＤ。

５：特にはり１の長さの値を入力するための、前・述のキーボード。

１８：端子１９を介してサーミスタ１３から送られる情報を変換して、３０を介 してマイクロプロセサーに温度測定値を供給するための温度測定装置。この測定 値に基づきマイクロプロセサーはライン２９を介して動作指令を装置１８に送る 。

２０：端子２１を介して湿度測定プローブ１０．１２から送られる情報を、水分 測定値に対応する値に変換し、その情報を２８を介してマイクロプロセサー３１ に送るための湿度測定装置、この情報に基づきマイクロプロセサー３１はライン ２７を介して装置２０に動作指令を送る。

２２；端子２３．２４を介して２つのヘッド２．３の圧電変換器１１に接続され ており、はりｌ中を超音波が伝わる時間を測定し、この測定値をライン２６を介 してマイクロプロセサー３１に送るようになっている。この測定値に基づいて、 ライン２５を介してマイクロプロセサーから装置２２に動作指令が送られる。

マイクロプロセサーによって計算される情報、すなわち超音波の伝播速度、水分 含有量測定値、温度測定値はＲＡＭ３２に記憶される。これらのデータからマイ クロプロセサーは以下の方法で、たとえばたとえば規準水分量１２％および温度 値２０℃に対する超音波の規準伝播速度を計算する。

超音波の伝播速度工の計算方法： ｖ　＝　ｌ　／　ｔ ｌははりの長さ、ｔはこの長さを通過するのにかかった時間。長さｌは前もって キーボード５から入力しておき、ｔは２２で測定する。

規準温度２０°に対する規準伝播速度の計算方法、標準化係数に、を実験により あらかじめ決めておき、木材の種類毎にＲＯＭ３３に記憶させておく（はり１の 種類を表すコード値はキーボード１７で入力する）： Ｖｚｏ”Ｃ−Ｋ＋−Ｖ 温度（たとえば２０℃）による規準水分量の計算方法。この計算はたとえばＳｉ ｅｍｅｎｓ社の電子水分測定器ＭＯ５Ｂ１９のような水分含有量を測定するため の装置の製造者によって作成された標準比表に基づいて行われる。これらの表は ＲＯＭ３３に記憶させておく。マイクロプロセサー３１はこれらの表の中から、 １８によって測定された温度での実験値に対応する２０°Ｃでの水分量の値を探 す。

一定の水分量、たとえば２０　’Ｃで１２％、に対する規準超音波速度（ＶＲ， 、、）の計算方法：標準化係数Ｋｚ、Ｋｓをあらかじめ実験により決めておき、 これらの係数値をＲＯＭ３３に記憶させておく。Ｖ７゜？、の値は次の式でめら れる。

Ｖ＋＋ｏｒｓ−Ｋｔ　Ｖｚｏ”Ｃ＋　Ｋ３次にマイクロプロセサー３１は、はり １を構成している材料中を伝わる超音波の極限値を表から探して、この規準超音 波速度の値に対応する等級をめる。

Ｅｃｏｌｅ　ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｅｄｅｒａｌｅ　ｄｅ　Ｌａｕｓ ａｎｎｅによって用いられているこれらの極限値はたとえば以下のようなもので あり、これらの値はＲＯＭ３３に記憶させておく。

等級３　：　Ｖｎｏｒｍ＜５２００ｍ／Ｓ等級２　：　５２００ｍ　／　Ｓ　＜ 　Ｖ　、１．、、＜５４００ｍ　／　Ｓ等級１　：　５４００ｍ　／　Ｓ　＜　 Ｖ　、、、、＜５６５０ｍ　／　Ｓ等級０　：　Ｖｎｏｒｓ＞５６５０ｍ　／　 Ｓマイクロプロセサーによってはり１の等級が決まると、それを表示装置６に表 示するとともに、必要に応じて後で取り出せるようにＲＡＭ３２に記憶させる。

マイクロプロセサーモジュール３５は装置の較正定数を記憶しておくための不揮 発性ＥＥＦＲＯＭ３４を備えている。

装置を木材に対して用いる場合を説明したが、この特定の用途に限定されるもの ではない。吸湿性材料でさえあれば、その材料の機械的性質がどの等級に属して いるかを決めたい場合に用いることができる。

この発明の装置は十分に軽くかさばらないので持ち運びが容易である。また測定 対象の材料のあらゆる方向の測定が可能である。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告 国際調査報告 ♂霜妨６６

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．吸湿性材料のサンプルの規準機械特性の等級を、自動的かつ材料を破壊する ことなく決めるための装置であって、 サンプル１中を音波が伝わる速度を測定するための手段（２２、３１）と、 サンプル中の水分含有量を測定するための手段（１０、１２、２０）と、 サンプル中の温度を測定するための手段（１２、１３、１８）と、 前記３種類の測定手段に電気的に接続されている、マイクロプロセサー（３１） とメモリー（３２、３３、３４）からなる制御装置（３５）とを備え、前記メモ リーには少なくとも１種類の材料に関する以下の情報を記憶するようになってお り：ａ）この種の材料中の温度に対応する、前記材料中の音波の速度の変化を表 す数値、 ｂ）この種の材料中の温度に対応する、前記材料中の水分含有量の変化を表す数 値、 ｃ）この種の材料中を音波が伝わる速度の変化を表し、規準温度に対し標準化さ れており、水分含有量に対応しており、さらに同じ種類の材料の規準温度に対し 標準化されている数値、ｄ）規準温度に対して標準化されており、さらにこの種 の材料の規準機械特性のそれぞれの等級の範囲に対応する、この種の材料中の音 波伝播速度の数値、 前記マイクロプロセサー（３１）は測定対象の材料に関して次の値を求めるよう になっており：ｅ）前記メモリ−ａによって規準温度に対して標準化されている 音波の伝播速度、 ｆ）前記メモリ−ｂによって前記規準温度に対して標準化されている水分含有量 、 ｇ）前記メモリ−ｃによる、規準水分含有量の計算値に対応するこの規準音波伝 播速度の特定の値、 さらに前記マイクロプロセサー（３１）は音波の伝播速度のこの特定の値を、前 記メモリ−ｄに記憶されている、規準機械特性の各等級の範囲に対応するこの同 じ速度の値と比較し、この比較によって測定対象のサンプルがどの等級に属する かを決定し、このようにして決められた等級を装置を構成している表示装置に表 示することを特徴とする装置。
2. ２．前記測定手段の３個の検知器（１１；１０，１２；１２，１３）を有する少 なくとも１個の測定ヘッド（２）を備えており、前記ヘッドをサンプルの一部に 押し付け、接触状態に維持しておくための手段（１０、１２）を前記ヘッドが備 えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. ３．サンプル中の音波の伝播速度を測定するための手段が、変換器（１１）と、 この変換器（１１）をサンプル（１）の表面に押し付けるようになっており、さ らに前記変換器を保護するための緩衝装置としての役割も果たす弾性手段（９） からなっていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. ４．サンプル中の温度を検出する手段（１２、１３）と水分含有量を検出する手 段（１０、１２）がサンプル（１）の打ち込まれる２個のプローブ（１０、１２ ）からなり、前記ヘッド（２）をサンプル（１）に固定する役目を果たしており 、前記２個のプローブ（１０、１２）は、水分含有量を表す両者間の電気抵抗を 測定するための手段（２０）と連動しており、前記プローブの内のひとつ（１２ ）は熱導体（１２）を介して前記ヘッド（２）内のサーミスター（１３）と協働 し、サンプル（１）内の温度を測定することを特徴とする請求項３に記載の装置 。
5. ５．測定対象の材料の性質や測定対象の材料のサンプル（１）中を超音波が伝わ る距離を、マイクロプロセサー制御装置（３５）に数値として入力するための手 動操作手段（１７）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の装置。