[發明專利]一種基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量方法

在審

• 申請號: 202111421819.1
• 申請日: 2021-11-26
• 公開（公告）號: CN114166819A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 郭鑫;李建波;羅秋艷;任婷婷;劉治歡;李青
• 申請（專利權）人: 中南林業科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N1/28
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為;謝丹

本發明公開了一種基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量方法，選取待測木材細胞壁制得不同濕度下的濕樣；利用拉曼光譜儀分別測得不同濕度下的拉曼光譜圖R_H；求得拉曼光譜圖中3200?3700cm^?1范圍內的面積A_H；利用干燥法測量不同濕度下木材細胞壁試樣的含水率M_H；將含水率M_H和面積A_H利用最小二乘法線性回歸構建基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量模型。該模型可用于待測木材細胞壁含水率測量的批量測定，每個試樣耗時0.5s，大大縮短了木材細胞壁含水率的檢測時間。

技術領域

本專利涉及木材品質測定領域，尤其涉及一種基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量方法。

背景技術

木材是四大材料(鋼筋、水泥、木材和塑料)中與人類最具親和力的天然材料，具有很高的可用性、再生性和重要的經濟價值。然而，作為天然生物質材料，存在一個不可忽視的重要不良特性—吸濕性。木材的吸濕性會引起濕脹干縮。因此，測量木材含水率對于延長木制品使用壽命、節約木材以及合理利用林木資源具有重要意義。測量木材含水率的傳統經典方法是干燥法。干燥法又名重量法，此法準確度高，但操作不便，耗時較長。正是這些明顯局限性，制約了該測量方法的實際應用范圍和應用場景。

拉曼光譜(Raman spectra)，是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。拉曼光譜就成為現代分析化學中最常用和不可缺少的工具。基于上述背景介紹，拉曼光譜有希望應用于木材細胞壁含水率的快速測量。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種快速的木材細胞壁含水率的測量方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量方法，包括以下步驟：

1)制備不同濕度下的木材細胞壁試樣：將選定的木材細胞壁放入恒溫恒濕箱，調整濕度，平衡6h，制得不同濕度下的木材細胞壁濕樣；

2)干燥法測量不同濕度下木材細胞壁濕樣的含水率：利用干燥法測定步驟2)中不同濕度下的木材細胞壁濕樣的含水率M_H；

3)測定拉曼光譜圖：利用拉曼光譜儀測定步驟2)中不同濕度下木材細胞壁濕樣的拉曼光譜圖R_H；求得拉曼光譜圖中3200-3700cm^-1范圍內的面積A_H；

4)構建基于拉曼光譜技術的木材細胞壁含水率測量模型：將步驟3)中不同濕度下木材細胞壁的含水率M_H和步驟3)中面積A_H利用最小二乘法線性回歸得到方程：M_H＝k×A_H+B，用以計算木材細胞壁含水率；方程中M_H為木材細胞壁含水率，A_H為拉曼光譜圖中3200-3700 cm^-1范圍內的面積，k為測量參數，B為常數項；

5)測定含水率：利用步驟4)中得到的回歸方程，批量測定待測木材細胞壁試樣含水率。

與現有測量方法相比，本發明的優點是：

單個木材細胞壁試樣含水率測量時間縮短為0.5s，適用于試樣的批量測量。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下文將結合較佳的實施例對本發明作更細致的描述，但本發明的保護范圍并不限于以下具體的實施例。

實施例1

(1)將銀杏木制作成長4mm×寬4mm×厚2μm尺寸的試樣；