بخشی از مقاله
چکیده
امروزه در جوامع شهر نشینی، درختان سرمایه های طبیعی هستند که حفظ آنها اهمیت فوق العاده ای دارد . همه ساله خسارات جانی و مالی زیادی در اثر سقوط درختان بوجود می آید که از راههای جلوگیری و کاهش خسارات، پایش وضعیت درختان می باشد. عیوبی نظیر پوسیدگی، پوکی و حفره در تنه درخت موجب کاهش مقاومت در برابر نیروهای ناشی از تاج و عواملی نظیر باد می شود. در این بین پایش وضعیت تنه درختان در بوستان ها، پارک ها و معابر از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
از جمله روشهای بازرسی غیر مخرب عیوب تنه درختان، می توان مقاومت سنجی ٌ، اسکن ام آر آ یٍ و توموگرافی صوتیَ را نام برد . در این مقاله توموگرافی صوتی را به عنوان یکی از دقیقترین روشهای تشخیص عیوب فیزیکی تنه درختان مورد بررسی قرار داده و در مورد نتایج حاصل از آن بحث می کنیم . در این روش، با توجه به سرعت عبور موج صوتی از درون تنه، یک تصویر رنگی ا ز سطح مقطع تنه درخت حاصل می شود . رنگها در این تصویر معرف گستردگی و محل قرار گیری عیوبی نظیر پوسیدگی، پوکی و وجود حفره می باشد.
مقدمه
توموگرافی صوتیُ روشی غیر مخرب جهت تشخیص پوسیدگی ها و پوکی درونی درختان می باشد . این روش برپایه اصل تغییر سرعت موج صوتی در چوب با توجه به تغییر مدول الاستیسیته و چگالی بنا شده است . اکثر عیوبی که منجر به شکسته شدن درخت و ایجاد خسارت می شوند در اثر پوسیدگی های سفید و قهوه ای و کاهش چگالی و مدول الاستیسیته بوجود می آیند . این خصوصیات بین گونه های مختلف حتی نمونه های مختلف درختال متفاوت می باشند . تنها عیوب بزرگ را می توان با مقایسه صرف سرعت صوت در درخت با استاندارد تدوین شده را تشخیص داد . در روش توموگرافی صوتی از سرعت صوت نسبی استفاده می شود ، در این حالت دستگاه به طور خودکار سرعت اندازه گیری شده را در بخشهای مختلف درخت کالیبره می کند.
در روش توموگرافی معمولا از 8 تا 12 حسگر استفاده می شود که در یک مقطع دور درخت نصب می شوند . هر حسگر به یک پین با قطر بین 0/8 تا 2 میلیمتر متصل می شود . پین ها توسط چکش به آخرین حلقه چوب درخت کوبیده می شوند. مرحله به مرحله توسط چکش مخصوص دو ضربه به هر پین زده می شود. حسگر ها زمان عبور صوت ایجاد شده درون چوب را اندازه گیری می نمایند . با توجه به زمان عبور موج صوتی و فاصله بین حسگر ها سرعت صوت محاسبه می شود.
هر کدام ا ز حسگر ها زمان عبور موج صوتی را اندازه گیری می کنند در نتیجه شبکه ای از منحنی های سرعت صوت تهیه می شود. پس از ارسال اطلاعات به یک دستگاه رایانه جبیبی نقشه توموگرام رنگی مقطع درخت ساخته می شود. در این توموگرام اطلاعاتی در مورد وجود پوسیدگی و پوکی، ضخامت دیو اره چوبی و زاویه و بزرگی ترک های داخلی قابل بررسی است.
شکل -1 نمایی از محل قرار گیری حسگرها پیرامون تنه درحت و مسیر عبور امواج صوتی
مواد و روشها
اندازه گیری صوتی وضعیت فیزیکی درختان به روش توموگرافی شامل 5 مرحله است.
1 - تعیین محل اندازه گیری و تعداد حسگر مورد نیاز . در این مرحله وضعیت ظاهری درخت از نظر وجود حفره، قارچ، ترک ها و سایر عیوب بررسی می شود . سپس ارتفاع محل اندازه گیری مشخص شده و محیط درخت در این ارتفاع اندازه گیری می شود.
2 - تعیین محل پین ها و نصب حسگر ها روی بدنه درخ ت. هر حسگر 50 سانتیمتر از محیط درخت را می تواند پوشش دهد. بطور مثال با 12 حسگر درختی با محیط 600 سانتیمتر را می توان سنجش کرد . حداقل فاصله بین حسگر ها 12 تا 15 سانتیمتر است . و به منظور افزایش دقت حداقل 7 حسگر و حداکثر 25 حسگر می توان استفاده کرد . پین ها به دقت و در یک ارتفاع در خلاف جهت عقربه های ساعت توسط چکش مخصوص روی تنه نصب می شوند.
3 - تعیین هندسه مقطع درخت . به منظور افزایش دقت کار لازم است هندسه سطح مقطع درخت تعیین شود. جهت تعیین هندسه درخت از یک ابزار مخصوص به نام پیکوس کالیپر ِ استفاده می شود . در درختان با اشکال ساده می توان با شبیه سازی به صورت دایره یا بیضی و اندازه گیری قطر های کوچک و بزرگ مقطع درخت را برای دستگاه تعریف نمود . اما در درختانی که سطح مقطع با اشکال پیچیده دارند، بوسیله کالیپر فاصله بین حسگر ها دو به دو اندازه گیری و به رایانه جبیبی از طر یق اتصال بیسیم بلوتوث ارسال می شود . اساس کار بر مبنای تشکیل مثلث هایی با اضلاع مشخص بنا شده است . با کنار هم قرار دادن مثلث ها می توان شکل تقریبی مقطع درخت را بدست آورد.
شکل -2 ابزارک پیکوس کالیپر. اندازه گیری قطر تنه درخت در مقاطع مختلف
شکل -3 تشکیل مثلث های فرضی بین حسگر ها جهت تعیین شکل هندسی مقطیع تنه درخت
- 4 ایجاد موج صوتی. در این مرحله چکش مخصوص توسط کابل Y شکل به ترتیب در خلاف جهت عقربه های ساعت به حسگر ها متصل شده و هر بار دو ضربه به پین ها زده می شود . پس از اعمال ضربه اطلاعات جمع آوری شده توسط حسگر ها درون رایانه جیبی ذخیره می شود.
