应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法及装置

本发明涉及树体内部残损检测，特别是指应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法及装置。

背景技术：

1、古树在长期生长过程中，受病虫害侵蚀、机械损伤、雨水渗入及木质老化等因素影响，树干内部容易形成裂隙、空洞或者连续腐朽区域。因此，需要对古树树干内部残损进行准确检测。现有技术中，古树内部残损检测主要采用应力波检测和微钻阻力检测。

2、首先，应力波检测通过在树干外周设置检测节点，采集应力波在不同节点之间的传播响应，以判断树干内部是否存在异常区域。该方法能够获得树干截面的整体信息，但应力波遇到裂隙、空洞或者腐朽木质后可能发生绕行传播，外周检测节点采集到的响应属于整条传播路径的综合结果，难以准确地确定异常区域的具体深度和真实边界。

3、其次，微钻阻力检测通过记录细径钻针推进过程中的阻力变化，判断钻进路径上的木质状态。该方法能够获得局部深度信息，但单次钻进仅能形成一条线性检测记录。当钻进路径未穿过残损边缘，或者闭合裂隙两侧仍保持局部接触时，推进阻力变化可能不明显，容易遗漏裂隙界面或者误判空洞边缘。若通过增加钻孔数量提高覆盖范围，又会增加树体损伤。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中在控制钻孔数量的前提下，如何将外周应力波检测与微钻阻力检测进行深度关联，并利用疑似残损位置的局部传播响应准确识别残损类型和内部残损边界的问题，本发明提供应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法及装置。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，包括如下步骤：

4、s1：围绕树干待检测截面设置多个外周检测节点，依次执行应力波激发和响应采集，根据各节点组合的单位长度传播时间、归一化幅值衰减量和路径波形相关性，确定候选异常区域及初始钻进方向；

5、s2：根据候选异常区域和初始钻进方向控制声桥式微钻探针沿钻进路径推进，采集钻进深度、推进阻力、钻针旋转驱动电流和推进速度，生成微钻阻力序列及初步异常深度区段表；

6、s3：在各预设深度位置暂停声桥式微钻探针，形成迁移式内源声标，采集各外周检测节点对应的内部传播时间、内部归一化幅值衰减量和内部波形相关性，生成声场突变区段表；

7、s4：根据初步异常深度区段表和声场突变区段表确定候选残损深度位置，控制声桥式微钻探针依次形成声桥撤销状态和声桥建立状态，生成声桥差异特征集；

8、s5：根据声桥差异特征集和微钻阻力序列识别裂隙界面、空洞边缘和连续腐朽区域，生成内部残损边界锚点集合及内部残损边界。

9、应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测装置，包括：

10、候选异常区域确定模块，用于围绕树干待检测截面设置多个外周检测节点，依次执行应力波激发和响应采集，根据各节点组合的单位长度传播时间、归一化幅值衰减量和路径波形相关性，确定候选异常区域及初始钻进方向；

11、微钻阻力采集模块，用于根据候选异常区域和初始钻进方向控制声桥式微钻探针沿钻进路径推进，采集钻进深度、推进阻力、钻针旋转驱动电流和推进速度，生成微钻阻力序列及初步异常深度区段表；

12、内源声场构建模块，用于在各预设深度位置暂停声桥式微钻探针，形成迁移式内源声标，采集各外周检测节点对应的内部传播时间、内部归一化幅值衰减量和内部波形相关性，生成声场突变区段表；

13、声桥反事实响应生成模块，用于根据初步异常深度区段表和声场突变区段表确定候选残损深度位置，控制声桥式微钻探针依次形成声桥撤销状态和声桥建立状态，生成声桥差异特征集；

14、内部残损边界生成模块，用于根据声桥差异特征集和微钻阻力序列识别裂隙界面、空洞边缘和连续腐朽区域，生成内部残损边界锚点集合及内部残损边界。

15、本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

16、本发明通过外周检测节点获取树干待检测截面的应力波传播特征，并将异常传播路径映射至截面网格单元，能够减少树干形状不规则和传播路径绕行对异常区域定位的影响，提高候选异常区域识别的准确性；利用声桥式微钻探针同步采集推进阻力、钻针旋转驱动电流和钻进深度，将外周应力波异常与微钻阻力变化进行深度关联，能够在控制钻孔数量的前提下，提高裂隙、空洞和连续腐朽区域的定位精度。

17、本发明通过在不同钻进深度形成迁移式内源声标，获得由树体内部向外周检测节点传播的深度编码内部声场序列，能够弥补外周应力波检测仅能获得综合传播响应的不足，提高残损边界识别的精细程度；在候选残损深度位置切换声桥撤销状态和声桥建立状态，并根据声桥建立前后的响应差异识别残损类型，能够发现推进阻力变化不明显的闭合裂隙，降低潜伏裂隙漏检风险。

18、本发明根据内部残损边界锚点生成空洞边界、连续腐朽区域边界和裂隙界面线，并针对未确认边界区段规划补充钻进路径，能够减少无目的补钻，提高古树内部残损检测的完整性和树体保护效果；通过现场边缘控制器完成实时采集和计算，并利用窄带物联网通信模块发送特征数据和检测结果，能够降低远程通信时延对现场检测过程的影响，便于形成古树内部残损检测档案。

1.应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，s1具体包括：

3.根据权利要求1所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，s2具体包括：

4.根据权利要求3所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，筛选有效采样点具体包括：

5.根据权利要求1所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，s3具体包括：

6.根据权利要求5所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，形成迁移式内源声标具体为：

7.根据权利要求1所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，s4具体包括：

8.根据权利要求7所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，建立状态采集的过程中，径向微接触段的扩张方式为：

9.根据权利要求1所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，s5具体包括：

10.应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测装置，采用权利要求1至9中任一项所述的应力波微钻阻力融合的古树内部残损无损检测方法，其特征在于，包括：