聲測(cè)儀揪出木材鉆蛀害蟲
為解決口岸一線檢測(cè)木材鉆蛀害蟲的實(shí)際困難，深圳檢驗(yàn)檢疫局主持的“木材鉆蛀性害蟲聲測(cè)技術(shù)研究”項(xiàng)目，通過探測(cè)木材鉆蛀害蟲的發(fā)聲來進(jìn)行害蟲的檢測(cè)。聲測(cè)儀的應(yīng)用將把現(xiàn)場(chǎng)植物檢疫從徒手目測(cè)操作帶入機(jī)器時(shí)代，從而提高植物檢疫效率和害蟲檢出率，對(duì)于落實(shí)“抓質(zhì)量、保安全、促發(fā)展、強(qiáng)質(zhì)檢”的方針具有重大意義。
在近期國家質(zhì)檢總局科技司組織的科技項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)上，由深圳檢驗(yàn)檢疫局主持，深圳市檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院、中國科學(xué)院聲學(xué)所東海站、北京大學(xué)深圳研究生院、深圳計(jì)量質(zhì)量檢測(cè)科學(xué)院等單位合作完成的“木材鉆蛀性害蟲聲測(cè)技術(shù)研究”項(xiàng)目，獲得驗(yàn)收專家組的一致好評(píng)，其研究成果在木材鉆蛀害蟲聲檢測(cè)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新。
6種蛀木害蟲幼蟲蛀食聲單個(gè)脈沖時(shí)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(xiàn).寬斑脊虎天牛?？v坐標(biāo)為振幅分貝數(shù)，橫軸位置為-∞dB；橫坐標(biāo)為時(shí)間。6種害蟲聲脈沖基本上表現(xiàn)為前大后小的三角形波形。
破壞性檢測(cè)損失大
木材是我國進(jìn)出口的主要貨物之一。許多害蟲伴隨著進(jìn)口木材而來，據(jù)全國口岸截獲數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年至2008年，共截獲各種木材害蟲達(dá)7萬余種次，這些害蟲對(duì)我國林業(yè)生產(chǎn)、園林景觀、木材工業(yè)、家居生活等構(gòu)成嚴(yán)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(nèi)蛀食為害，嚴(yán)重時(shí)將木材內(nèi)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(nèi)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(duì)木材內(nèi)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(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致許多害蟲瞞天過海進(jìn)入我國，帶來很大的風(fēng)險(xiǎn)，也有一部分造成了嚴(yán)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(yè)在木材出口前要做破壞性檢測(cè)，選擇部分木材剖開檢查并確認(rèn)沒有害蟲，導(dǎo)致貨物還沒有出國門便先出現(xiàn)損失。
使用木材鉆蛀害蟲聲測(cè)儀進(jìn)行聲檢測(cè)
面臨三大技術(shù)難關(guān)
首先是木材鉆蛀害蟲的發(fā)聲十分微弱，多數(shù)情況下人耳無法聽到，如何采集到害蟲的發(fā)聲成為**道難關(guān)。早期采用普通的麥克風(fēng)根本無法錄到木材中的蟲聲，試驗(yàn)都以失敗告終。經(jīng)過廣泛尋找、反復(fù)比較和測(cè)試，最終獲得高靈敏的傳感器和信號(hào)處理裝置，把蟲聲變成人耳能聽到、儀器能看到的聲音信號(hào)。
第二道難關(guān)是噪聲，微弱的蟲聲十分容易被外界噪聲所淹沒。最初采集蟲聲的失敗，很多是因?yàn)楸尘霸肼曔^大造成的。項(xiàng)目組憑借聲學(xué)所積淀的聲學(xué)理論和長期的研究經(jīng)驗(yàn)，北京大學(xué)信號(hào)分析的強(qiáng)項(xiàng)以及深圳局的昆蟲知識(shí)，在反復(fù)試驗(yàn)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(jìn)而研發(fā)出有效的降噪方法和裝置，大大提高了蟲聲信號(hào)的信噪比，有效地降低了噪聲的影響。
第三道難關(guān)是蟲聲識(shí)別。立項(xiàng)時(shí)，沒有相關(guān)資料，項(xiàng)目組對(duì)木材鉆蛀害蟲的聲特征一無所知，既無法識(shí)別害蟲發(fā)出的聲音，更談不上對(duì)不同種類、蟲態(tài)和行為發(fā)聲特征的區(qū)別。經(jīng)過在靜音環(huán)境下對(duì)多種常見木材鉆蛀害蟲幾十次的錄音，獲取大量和準(zhǔn)確的蟲聲資料。通過信號(hào)分析，總結(jié)歸納出蟲聲特征，建立了蟲聲數(shù)據(jù)庫，研發(fā)了蟲聲識(shí)別數(shù)學(xué)算法，最終研究出蟲聲識(shí)別方法。
闖過三關(guān)后，新的技術(shù)問題又?jǐn)[在眼前。要把研究資料和聲測(cè)技術(shù)變成實(shí)用的設(shè)備，還需要大量的實(shí)驗(yàn)。項(xiàng)目組大量尋找各種材料和零部件，進(jìn)行了多次試驗(yàn)和比較，篩選出適合制作聲測(cè)儀的各種部件。為了提高信噪比，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，發(fā)明了聲采集裝置，有效地降低噪聲的影響，提高蟲聲的強(qiáng)度。在不斷的創(chuàng)新中，開發(fā)出聲測(cè)軟件。如今，**代配備了聲測(cè)軟件的木材鉆蛀害蟲聲測(cè)儀已研發(fā)出來，它不僅可以通過聲音來發(fā)現(xiàn)害蟲，而且可以將采集的聲音通過圖像顯示出來，根據(jù)聲圖中害蟲的特征來判別害蟲。
僅有設(shè)備還只是解決了一部分問題，如何用聲測(cè)儀進(jìn)行檢測(cè)是新的課題。項(xiàng)目組來到一線，在多地進(jìn)行實(shí)地測(cè)試。不僅了解到查驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的噪聲環(huán)境和特征，而且掌握了各種貨物的來龍去脈。通過多次測(cè)試，摸索出設(shè)備的使用方法和聲測(cè)技巧，為新技術(shù)的推廣應(yīng)用積累了寶貴的資料，為進(jìn)一步改進(jìn)設(shè)備和技術(shù)收集了數(shù)據(jù)。如今，木材鉆蛀害蟲聲測(cè)儀在深圳口岸現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了應(yīng)用，成為發(fā)現(xiàn)木材中隱匿害蟲的有力武器。
采用聲測(cè)法早期發(fā)現(xiàn)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(yīng)用范圍廣闊
木材鉆蛀害蟲聲測(cè)儀是一套綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)分析技術(shù)和聲學(xué)技術(shù)，進(jìn)行無損檢測(cè)的便攜設(shè)備，其工作原理是通過害蟲的活動(dòng)聲發(fā)現(xiàn)害蟲。它應(yīng)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(cè)。木材鉆蛀害蟲在最初為害時(shí)，常常只有很少的蛀入孔，幼蟲在木材內(nèi)取食時(shí)，外面很難看到蹤跡。當(dāng)成蟲羽化時(shí)，出現(xiàn)大量的羽化孔，之后成蟲再次鉆入時(shí)，排出大量木屑，開始二次侵染。以往的目測(cè)方法是通過大量蟲孔和木屑發(fā)現(xiàn)蛀蟲，這時(shí)往往查到的是晚期的為害，而采用聲測(cè)儀則可以早期發(fā)現(xiàn)蛀蟲，因此木材鉆蛀害蟲聲測(cè)儀能夠?qū)崿F(xiàn)早期診斷。由于聲測(cè)儀無須損壞木材就能檢出害蟲，是一種無損檢測(cè)方法，因而能夠大大減少對(duì)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(cè)方法，能夠大大降低檢查成本，增加貿(mào)易收入，提高中國木材的競(jìng)爭力。
聲測(cè)法還可以用作檢疫處理的依據(jù)和效果檢查。過去目測(cè)發(fā)現(xiàn)害蟲后進(jìn)行熏蒸，如今可以根據(jù)蟲聲圖像作為處理依據(jù)。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(xiàn)在可以通過聲測(cè)害蟲是否還在活動(dòng)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(cè)儀檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有蟲聲信號(hào)，經(jīng)過剖查和鑒定，證實(shí)害蟲是鱗毛粉蠹，這是該局應(yīng)用新技術(shù)后的**截獲。2012年11月1日，在鹽田口岸檢測(cè)一條喀麥隆古夷蘇木木方，雖然人工查驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)蟲跡，但是測(cè)到了典型的蟲聲。2012年11月10日，在一棵小葉榕樹上測(cè)出有蛀蟲的聲音，經(jīng)過3個(gè)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(cè)儀不僅能夠檢出人工方法無法發(fā)現(xiàn)的害蟲，而且還可以在出現(xiàn)為害狀之前發(fā)現(xiàn)害蟲。
免責(zé)聲明：凡注明稿件來源的內(nèi)容均為轉(zhuǎn)載稿或由企業(yè)用戶注冊(cè)發(fā)布，本網(wǎng)轉(zhuǎn)載出于傳遞更多信息的目的；如轉(zhuǎn)載稿和圖片涉及版權(quán)問題，請(qǐng)作者聯(lián)系我們刪除，同時(shí)對(duì)于用戶評(píng)論等信息，本網(wǎng)并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性。
