聲測儀揪出木材鉆蛀害蟲

【中國木材行業供應商網訊】為解決口岸一線檢測木材鉆蛀害蟲的實際困難，深圳檢驗檢疫局主持的“木材鉆蛀性害蟲聲測技術研究”項目，通過探測木材鉆蛀害蟲的發聲來進行害蟲的檢測。聲測儀的應用將把現場植物檢疫從徒手目測操作帶入機器時代，從而提高植物檢疫效率和害蟲檢出率，對于落實“抓質量、保安全、促發展、強質檢”的方針具有重大意義。

    在近期國家質檢總局科技司組織的科技項目驗收會上，由深圳檢驗檢疫局主持，深圳市檢驗檢疫科學研究院、中國科學院聲學所東海站、北京大學深圳研究生院、深圳計量質量檢測科學院等單位合作完成的“木材鉆蛀性害蟲聲測技術研究”項目，獲得驗收專家組的一致好評，其研究成果在木材鉆蛀害蟲聲檢測技術上實現了創新。

     6種蛀木害蟲幼蟲蛀食聲單個脈沖時域圖——A.鱗毛粉蠹，B.雙鉤異翅長蠹，C.棕異翅長蠹，D.黑雙棘長蠹，E.刺角楝天牛，F.寬斑脊虎天牛。縱坐標為振幅分貝數，橫軸位置為-∞dB；橫坐標為時間。6種害蟲聲脈沖基本上表現為前大后小的三角形波形。

    破壞性檢測損失大

    木材是我國進出口的主要貨物之一。許多害蟲伴隨著進口木材而來，據全國口岸截獲數據統計，2003年至2008年，共截獲各種木材害蟲達7萬余種次，這些害蟲對我國林業生產、園林景觀、木材工業、家居生活等構成嚴重威脅。木材害蟲中很多類群，如天牛、小蠹、長蠹、長小蠹、吉丁蟲、白蟻、等等，為害方式是在木材內蛀食為害，嚴重時將木材內部全部蛀空。它們不僅為害木材，而且為害藤枝、竹材和木藤竹制品，以及林木和果樹。

    這些木材鉆蛀害蟲藏匿在木材內部，用肉眼無法看到，只能通過孔眼、木屑間接地判斷木材是否染蟲，即使這樣，對木材內是否有活蟲還需要通過斧鑿鋸砍，挖到才能判斷。遇到集裝箱裝載的原木，由于裝卸困難，更是難以檢查。木材鉆蛀害蟲難以發現，導致許多害蟲瞞天過海進入我國，帶來很大的風險，也有一部分造成了嚴重的損失。同樣，我國出口的木材也使國外的檢疫部門十分頭痛，他們甚至要求中國企業在木材出口前要做破壞性檢測，選擇部分木材剖開檢查并確認沒有害蟲，導致貨物還沒有出國門便先出現損失。

使用木材鉆蛀害蟲聲測儀進行聲檢測

    面臨三大技術難關

    首先是木材鉆蛀害蟲的發聲十分微弱，多數情況下人耳無法聽到，如何采集到害蟲的發聲成為第一道難關。早期采用普通的麥克風根本無法錄到木材中的蟲聲，試驗都以失敗告終。經過廣泛尋找、反復比較和測試，比較終獲得高靈敏的傳感器和信號處理裝置，把蟲聲變成人耳能聽到、儀器能看到的聲音信號。

    第二道難關是噪聲，微弱的蟲聲十分容易被外界噪聲所淹沒。比較初采集蟲聲的失敗，很多是因為背景噪聲過大造成的。項目組憑借聲學所積淀的聲學理論和長期的研究經驗，北京大學信號分析的強項以及深圳局的昆蟲知識，在反復試驗后，首先在消聲室中分離到純凈的蟲聲，并分析出蟲聲與噪聲的差異，進而研發出有效的降噪方法和裝置，大大提高了蟲聲信號的信噪比，有效地降低了噪聲的影響。

    第三道難關是蟲聲識別。立項時，沒有相關資料，項目組對木材鉆蛀害蟲的聲特征一無所知，既無法識別害蟲發出的聲音，更談不上對不同種類、蟲態和行為發聲特征的區別。經過在靜音環境下對多種常見木材鉆蛀害蟲幾十次的錄音，獲取大量和準確的蟲聲資料。通過信號分析，總結歸納出蟲聲特征，建立了蟲聲數據庫，研發了蟲聲識別數學算法，比較終研究出蟲聲識別方法。

    闖過三關后，新的技術問題又擺在眼前。要把研究資料和聲測技術變成實用的設備，還需要大量的實驗。項目組大量尋找各種材料和零部件，進行了多次試驗和比較，篩選出適合制作聲測儀的各種部件。為了提高信噪比，經過反復測試，發明了聲采集裝置，有效地降低噪聲的影響，提高蟲聲的強度。在不斷的創新中，開發出聲測軟件。如今，第一代配備了聲測軟件的木材鉆蛀害蟲聲測儀已研發出來，它不僅可以通過聲音來發現害蟲，而且可以將采集的聲音通過圖像顯示出來，根據聲圖中害蟲的特征來判別害蟲。

    僅有設備還只是解決了一部分問題，如何用聲測儀進行檢測是新的課題。項目組來到一線，在多地進行實地測試。不僅了解到查驗現場的噪聲環境和特征，而且掌握了各種貨物的來龍去脈。通過多次測試，摸索出設備的使用方法和聲測技巧，為新技術的推廣應用積累了寶貴的資料，為進一步改進設備和技術收集了數據。如今，木材鉆蛀害蟲聲測儀在深圳口岸現場進行了應用，成為發現木材中隱匿害蟲的有力武器。

采用聲測法早期發現蛀蟲的危害。左圖：2012年11月10日偵聽到蟲聲；右圖：2013年3月9日枝條枯死

    未來應用范圍廣闊

    木材鉆蛀害蟲聲測儀是一套綜合運用計算機技術、信號分析技術和聲學技術，進行無損檢測的便攜設備，其工作原理是通過害蟲的活動聲發現害蟲。它應用范圍廣闊，不管是活的樹木還是剛砍伐或剛死去的樹木（濕材），是干燥的木材（干材）還是各種木制品，只要是有聲音的木材蛀蟲都能檢測。木材鉆蛀害蟲在比較初為害時，常常只有很少的蛀入孔，幼蟲在木材內取食時，外面很難看到蹤跡。當成蟲羽化時，出現大量的羽化孔，之后成蟲再次鉆入時，排出大量木屑，開始二次侵染。以往的目測方法是通過大量蟲孔和木屑發現蛀蟲，這時往往查到的是晚期的為害，而采用聲測儀則可以早期發現蛀蟲，因此木材鉆蛀害蟲聲測儀能夠實現早期診斷。由于聲測儀無須損壞木材就能檢出害蟲，是一種無損檢測方法，因而能夠大大減少對木材商品的破壞，降低檢查成本，適用于園林、森林、果樹、木材（包括竹藤等）、木制品、家居及木建筑害蟲的早期防治。這種無損檢測方法，能夠大大降低檢查成本，增加貿易收入，提高中國木材的競爭力。

    聲測法還可以用作檢疫處理的依據和效果檢查。過去目測發現害蟲后進行熏蒸，如今可以根據蟲聲圖像作為處理依據。過去檢疫處理效果檢查，由于木材鉆蛀害蟲藏在木材深處，無法判斷害蟲是否被殺死，而現在可以通過聲測害蟲是否還在活動來判斷檢疫處理是否奏效。

    2012年10月25日，深圳局在送檢的印度尼西亞木根上，采用聲測儀檢測發現有蟲聲信號，經過剖查和鑒定，證實害蟲是鱗毛粉蠹，這是該局應用新技術后的首次截獲。2012年11月1日，在鹽田口岸檢測一條喀麥隆古夷蘇木木方，雖然人工查驗未發現蟲跡，但是測到了典型的蟲聲。2012年11月10日，在一棵小葉榕樹上測出有蛀蟲的聲音，經過3個多月后再次觀察，原來郁郁蔥蔥的樹冠變成一條枯死的樹干。聲測儀不僅能夠檢出人工方法無法發現的害蟲，而且還可以在出現為害狀之前發現害蟲。

    鏈 接>>

    木材鉆蛀害蟲聲測儀不僅能探測出木材深處鉆蛀害，還能派上新的用途：進行水果蛀蟲檢測。通過增加特制的水果害蟲聲采集裝置，成功地偵測出荔枝果實中的蛀蟲。這為水果害蟲檢測提供了新的思路和檢測技術。在聲測儀的研制過程中，曾在大豆象蛀食的各種豆類上檢出過蟲聲，表明聲測技術還將在更加廣闊的領域中發揮強大的力量。