林业科学  2016, Vol. 52 Issue (10): 117-124   PDF    
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20161015
0

文章信息

彭辉, 蒋佳荔, 詹天翼, 吕建雄
Peng Hui, Jiang Jiali, Zhan Tianyi, Lü Jianxiong
木材密度和含水率对其轴向超声波传播速度的影响
Influence of Density and Moisture Content on Ultrasound Velocities along the Longitudinal Direction in Wood
林业科学, 2016, 52(10): 117-124
Scientia Silvae Sinicae, 2016, 52(10): 117-124.
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20161015

文章历史

收稿日期：2015-07-31
修回日期：2015-11-26

作者相关文章

彭辉
蒋佳荔
詹天翼
吕建雄

引用本文
彭辉, 蒋佳荔, 詹天翼, 吕建雄. 2016. 木材密度和含水率对其轴向超声波传播速度的影响[J]. 林业科学, 52(10): 117-124.
Peng Hui, Jiang Jiali, Zhan Tianyi, Lü Jianxiong. 2016. Influence of Density and Moisture Content on Ultrasound Velocities along the Longitudinal Direction in Wood. Scientia Silvae Sinicae, 52(10): 117-124.  DOI: 10.11707/j.1001-7488.20161015
木材密度和含水率对其轴向超声波传播速度的影响
彭辉, 蒋佳荔 , 詹天翼, 吕建雄    
中国林业科学研究院木材工业研究所 国家林业局木材科学与技术重点实验室 北京 100091
收稿日期：2015-07-31; 修回日期：2015-11-26
基金项目：国家自然科学基金项目（31570548）
通讯作者：蒋佳荔
摘要： 【目的】 研究木材密度和含水率对其轴向超声波传播速度的影响及其规律，为木材超声波无损检测技术的应用提供理论依据。 【方法】 采用超声波探伤仪Epoch XT对6个树种木材（3种针叶材：杉木、红松和樟子松，3种阔叶材：核桃楸、白桦和蒙古栎）在不同相对湿度环境（20℃，50% RH，65% RH，85% RH和95% RH）达平衡含水率的木材试样轴向声速进行测定，分析木材密度和含水率对其轴向声速的影响，探讨含水率的增加在不同树种木材间引起轴向声速降低量的差异及其原因。 【结果】 6个树种木材在同一相对湿度下的平衡含水率存在差异，随着相对湿度增加，不同树种木材之间平衡含水率的差异增大。3种阔叶材的绝干密度均高于3种针叶材，但阔叶材与针叶材之间轴向声速的比较没有发现规律性；对于单一树种木材而言，其绝干密度与轴向声速之间的相关性不显著，决定系数R2均低于0.24；对6个树种木材的绝干密度与轴向声速之间的关系进行统一分析，结果发现木材轴向声速随绝干密度的增加总体上呈降低的变化趋势，但二者之间无显著相关性，决定系数R2仅为0.42。6个树种木材的轴向声速均随含水率的增加呈线性减小的变化趋势，线性回归的决定系数R2均大于0.91；与3种阔叶材相比，3种针叶材之间“单位含水率的轴向声速降低量”的差异程度较小：针叶材中红松与樟子松单位含水率的轴向声速降低量几乎相等，分别为42.6 m·m-1%-1和42.4 m·m-1%-1，杉木单位含水率的轴向声速降低量最小，为38.1 m·m-1%-1；阔叶材中蒙古栎单位含水率的轴向声速降低量最大，为55.4 m·m-1%-1，约为白桦（23.1 m·m-1%-1）的2.4倍。 【结论】 无论是对单一树种木材还是6个树种木材的综合分析，结果均表明，木材绝干密度与其轴向声速之间无显著相关性。超声波沿木材轴向的传播速度不能仅用密度单一因子来预测，其在很大程度上还取决于木材的组织构造特点，如管胞、导管和木纤维的长度以及木射线比率等。在纤维饱和点以下，6个树种木材的轴向声速均随含水率的增加呈线性减小的变化趋势。吸着水增多使得木材细胞壁实质的声阻增加是引起木材轴向声速与含水率呈负相关的原因。此外，木材组织构造与细胞类型的差异、抽提物含量的高低、侵填体的有无以及木射线比率等均可能是引起不同树种木材之间“单位含水率的轴向声速降低量”存在差异的原因。
关键词: 超声波     木材密度     平衡含水率     轴向声速    
Influence of Density and Moisture Content on Ultrasound Velocities along the Longitudinal Direction in Wood
Peng Hui, Jiang Jiali , Zhan Tianyi, Lü Jianxiong    
Key Laboratory of Wood Science and Technology of State Forestry Administration Research Institute of Wood Industry, CAF Beijing 100091
Abstract: 【Objective】 The aim of this study was to investigate the effects of density and moisture content (MC) on ultrasound velocities along the longitudinal direction in wood. 【Method】 Epoch XT device was used to measure the longitudinal ultrasound velocities of six species wood (softwood:Chinese fir, Red pine, Mongolian scotch pine; Hardwood:Manchurian walnut, Asian white birch, Mongolian oak) with equilibrium moisture content (EMC) obtained at different relative humidity levels (20℃, 50%, 65%, 85% and 90%RH). The relationships between longitudinal ultrasound velocities and wood oven-dried density or MC were analyzed, respectively. The decrement of longitudinal ultrasound velocities per unit MC of six species wood were compared with each other as well. 【Result】 For given RH, the EMC varied among six species wood, and the degree of variance increased with the increasing RH. The oven-dried density of the three hardwood species were higher than that of the three softwood species, but this trend was not found in longitudinal ultrasound velocities. The relationship between wood oven-dried density and longitudinal ultrasound velocities was analyzed in two different manners:for each species and all six species. The results showed that longitudinal ultrasound velocities were not dependent on oven-dried density for each species wood, and the coefficients of determination R2 were below 0.24. When six species wood were considered together, longitudinal ultrasound velocities tended to decrease with the increasing oven-dried density, but this tendency was not significant either, the coefficient of determination in this case was found to be only 0.42. Longitudinal ultrasound velocities decreased linearly as MC increased, the coefficient of determination R2was above 0.91. While less difference among softwoods was observed on decrement of longitudinal ultrasound velocities per unit MC, as compared to hardwoods. For softwoods, the decrement of longitudinal ultrasound velocities per unit MC was almost the same for Red pine and Mongolian scotch pine, which value was 42.6 m·m-1%-1 and 42.4 m·m-1%-1, respectively, and the value of Chinese fir was the lowest, 38.1 m·m-1%-1. For hardwoods, the value of Mongolian oak (55.4 m·m-1%-1) was 2.4 times higher than that of Asian white birch (23.1 m·m-1%-1). 【Conclusion】 No significant correlationship between longitudinal ultrasound velocities and wood oven-density was found in this study. It was hard to establish a direct dependence of density on longitudinal ultrasound velocities. The velocities of wave propagation in wood is probably much more affected by the microstructure of particular species, such as rays percentage, the length of tracheids, vessels and fibers. Below the fiber saturation point, as MC increased, longitudinal ultrasound velocities of six species wood decreased. It is attributed to the adsorbed water increasing the acoustic resistance of cell wall. Furthermore, microstructure, extractives, thyloses and rays percentage of particular species could be the major reasons for the differently influence of MC on six species wood longitudinal ultrasound velocities.
Key words: ultrasound wave     wood density     equilibrium moisture content     longitudinal ultrasound velocities    

超声波检测作为木材无损检测技术的一种，在不破坏木材尺寸、结构的前提下，可以实现木材质量和强度的评估与预测。超声波检测技术的原理是基于声在木材中的传播速度v、木材密度ρ和弹性模量E三者之间的关系，如式(1)：

$ v = \sqrt {E/\rho } 。 $ (1)

研究者们对木材密度与声传播速度的关系进行了探讨，但目前对二者之间的关系仍无统一定论。一些研究认为超声波在木材中的传播速度并不取决于木材密度，即二者之间无显著相关性(Ilic，2003；Mishiro，1996；Baar et al., 2012)；也有一些研究指出木材密度对超声波在木材中的传播速度具有显著影响，声速或者随木材密度的增加而增大(Oliveira et al., 2006)，或者随木材密度的增加而减小(Bucur，2006)。

由于木材具有吸湿性、非均质性和各向异性的特点，因此，超声波在木材中的传播受树种、组织构造、含水率和环境温度等因素的影响(Chauhan et al., 2006；徐华东等，2011；Baar et al., 2012)。由式(1)可知，弹性模量也是影响木材声速的关键因子，而含水率是决定弹性模量的重要因素，因此，含水率对木材声速的影响规律研究受到了研究者们的关注。迄今的研究发现：对于纤维饱和点以下的含水率范围，木材声速与含水率之间呈负相关关系(Oliveira et al., 2005；Chan et al., 2011；刘昊等，2014)。但之前围绕含水率与木材声速之间的关系研究多集中在对单一树种木材的探讨上，鲜有涉及对多树种木材的统一分析，对于“由含水率增加所引起的声速降低程度在不同树种木材之间的差异研究”更是鲜见报道。

鉴于此，本文以6个树种木材为研究对象，考察密度和含水率对木材轴向声速的影响，分析木材密度与其轴向声速之间的相关性，探讨含水率增加所引起的轴向声速降低量在不同树种木材之间的差异，以期为木材超声波无损检测技术的应用提供理论依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料

本研究以6个树种木材的心材作为试验材料。其中，3种针叶材：杉木(Cunninghamia lanceolata)、红松(Pinus koraiensis)和樟子松(Pinus sylvestrisvar. mongolica)，气干密度分别为394，456和509 kg·m-3；3种阔叶材：核桃楸(Juglans mandshurica)、白桦(Betula platyphylla)和蒙古栎(Quercus mongolica)，气干密度分别为529，568和749 kg·m-3。对于每一个树种，均在同一根原木心材部位的相同年轮区域内取材，制成尺寸为20 mm(L)× 20 mm(R)× 20 mm(T)的无疵小试样，每个树种的试样数为72个。

1.2 试样含水率调整

将每个树种的木材试样分成5组，前4组每组15个试样，分别放置在20 ℃，相对湿度为50%，65%，85%和95%的恒温恒湿箱中达到含水率平衡，用于分析木材平衡含水率对其轴向声速的影响。6个树种木材在4个相对湿度环境中达到的平衡含水率列于表 1。第5组12个试样，按照GB/T 1931-2009《木材含水率测定方法》，用干燥箱在温度为(103±2) ℃的条件下烘至绝干，获得绝干木材试样，用于分析木材绝干密度对其轴向声速的影响。

表 1 6个树种木材在4个相对湿度(RH)下的平衡含水率(20℃)① Tab.1 Equilibrium moisture contents of six species wood under four relative humidity conditions (20 ℃)
1.3 木材轴向声速测定

本试验采用超声波探伤仪Epoch XT(美国Olympus NDT公司)进行木材轴向声速测试，如图 1所示。一对超声波探头(Olympus A133s)直径12 mm，纵波频率2.27 MHz，用于测定超声波沿木材轴向的传播速度。将超声波探头与木材试样之间的接触面涂抹耦合剂，以尽量减小空气介质对试验结果的影响。此外，采用一套夹紧装置以确保测试过程中超声波探头与木材试样之间的接触压力保持恒定。测试时，一端探头产生超声脉冲波，在所检测的木材试样中沿轴向传播，并由另一端探头接收。将接收到的第1次超声信号的峰值强度放大至100%，以30%的峰值强度为界，超声波由此处至最大振幅所经历的时间设为超声波在两探头之间的传播时间，其以微秒显示在仪器液晶屏上。

图 1 超声波探伤仪Epoch XT Fig.1 Epoch XT device

根据木材试样的轴向长度L(m)、超声波沿木材轴向的传播时间t(s)，由式(2)可求得超声波沿木材轴向的传播速度v(m·s-1)：

$ v = L/t。 $ (2)
2 结果与分析 2.1 不同树种木材的平衡含水率

图 2比较了6个树种木材在50%，65%，85%和95%相对湿度下(20 ℃)的平衡含水率。从图中可以看出，6个树种木材的平衡含水率均随着相对湿度的增加而增大。当相对湿度为50%时，6个树种木材的平衡含水率比较接近，介于9.4%~10.5%之间；随着相对湿度的增加，不同树种木材之间平衡含水率的差异随之增大，对于65%，85%和95%相对湿度，6个树种木材相应的平衡含水率范围分别介于11.2%~12.9%，13.7%~16.8%和16.8%~20.1%之间。此外，从总体来看，在任一相对湿度条件下，针叶材的平衡含水率略高于阔叶材的平衡含水率。

图 2 6个树种木材在20℃, 50%，65%，85%和95%相对湿度下的平衡含水率 Fig.2 Equilibrium moisture contents of six species wood at 20 ℃, 50%, 65%, 85% and 95% relative humidity

在相同的环境温湿度条件下，不同树种木材平衡含水率存在差异的原因主要归结为吸湿性的不同。一方面，木材的吸湿性取决于半纤维素的含量。由于半纤维素中大量的-OH，-COOH等极性基团可为水分子提供更多的吸着点，因此与纤维素和木质素相比，半纤维素具有更强的吸湿能力(Skaar，1988；Siau，1995)。可以认为，在其他条件都相同的情况下，半纤维素含量越高，木材的吸湿性越强。另一方面，木材的吸湿性与抽提物含量有关。木材中疏水性抽提物的存在堵塞了水分的运输通道，减弱了木材的吸湿能力。研究表明，抽提物对单分子层吸着水的吸着行为几乎无影响；由于抽提物对木材细胞壁的充胀效应(bulking action)，占据了水分子的吸着空间，阻碍了多分子层吸着水的吸着行为(Nzokou et al., 2004；Keunecke et al., 2007)。因此可以推测，不同树种木材抽提物含量的差异是引起高湿条件下木材平衡含水率差异增大的主要原因。此外，有报道指出：在同一温湿度条件下，“具有明显颜色心材的针叶材”(如杉木、红松、樟子松)达到的平衡含水率要高于“具有明显颜色心材的阔叶树环孔材和半环孔材”(如核桃楸、蒙古栎)(王松永，1986)，可以用这一点来解释图 2中“任一相对湿度条件下，与阔叶材相比，针叶材的平衡含水率总体上较高”这一现象。

2.2 木材密度对其轴向声速的影响

表 2列出了6个树种木材在绝干状态下的密度ρoven、轴向声速v以及绝干密度与轴向声速之间相关性分析的决定系数R2。从表中可看出，6个树种木材的绝干密度介于369(杉木)~707 kg·m-3(蒙古栎)之间，所测得的轴向声速最小值为4 235 m·s-1(蒙古栎)、最大值为4 716 m·s-1(红松)。对每一个树种木材的绝干密度与轴向声速进行线性回归，结果表明二者之间的相关性不显著，6个树种木材的决定系数R2均低于0.24。此外，3种阔叶材的绝干密度均高于3种针叶材，但是，对于阔叶材与针叶材之间轴向声速的比较，没有发现明显的规律性。

表 2 6个树种木材在绝干状态下的密度和轴向声速 Tab.2 Density and longitudinal ultrasound velocities of six species wood under oven-dried state

将6个树种木材的绝干密度和轴向声速综合起来进行统一的线性回归，结果如图 3所示。从图中可看出：总体上，木材轴向声速随着绝干密度的增大呈减小的变化趋势，但二者之间的相关性不显著，决定系数R2仅为0.42。在Bucur(2006)的研究中，对密度范围为200~900 kg·m-3的40种木材的轴向声速进行了测定，声速范围介于2 500~5 800 m·s-1之间，轴向声速也呈现出随木材密度增加而降低的变化趋势。此外，Mishiro(1996)、Ilic(2003)和Baar等(2012)的研究均指出，木材密度与声速之间没有显著的相关性，这与本研究的试验结果一致。Mishiro(1996)研究认为：当比较密度(~100 kg·m-3)最小的轻木(Ochroma lagopus)和密度(~1 300 kg·m-3)最大的愈疮木(Guajacum officinale)二者之间的轴向声速时，木材密度对其轴向声速具有显著影响；若将轻木和愈疮木排除，其余树种木材的密度与轴向声速之间并无显著相关性。Ilic(2003)测定了55种木材的声传播速度，结果显示，铁木桉(Eucalyptus sideroxylon)和赤桉(Eucalyptus marginata)等树种木材具有很高的密度，但超声波在此类木材中的传播速度很低；此外，对55种木材的综合分析表明，木材密度与声速之间的相关性不显著。Baar等(2012)采用超声波法和声共振法研究了5个树种木材的密度对其轴向声速的影响，2种方法的测试结果均表明，木材密度与其轴向声速之间无显著相关性。

图 3 6个树种木材的绝干密度与轴向声速之间的相关性分析 Fig.3 Correlation analyses of oven-dried density and longitudinal ultrasound velocities in six species wood

此外，由式(1)可知，木材的声速v正比于弹性模量和密度的比值E/ρ，即比弹性模量，这也就意味着，木材中声速的变化是由弹性模量与密度比值的改变所引起的。当木材密度较低而弹性模量较高时，超声波在木材中的传播速度较快。然而，对于木材而言，较大的密度往往对应于较高的弹性模量，因此，弹性模量高的木材，其声速并不一定高(Hori et al., 2002)。此外，对于密度较大的木材，若由于扭转纹理、纤维长度或微纤丝角等组织构造的原因使得木材的弹性模量较低，则此时的声速往往也较低(Brancheriau et al., 2006)。由此可见，要想弄清楚木材密度单一因子对其声速的影响规律是很困难的，这也是研究者们在开展相关研究时得出不同结论的原因。可以设想，超声波在木材中的传播速度不能仅用密度来预测，其在很大程度上还取决于木材的组织构造特点，如木材的轴向声速与管胞、导管和木纤维的长度呈正相关，而与木射线比率呈负相关等(Oliveira et al., 2006；Keunecke et al., 2007；张训亚，2011)。

2.3 木材含水率对其轴向声速的影响

表 3列出了6个树种木材在4个平衡含水率下的木材密度ρraw和轴向声速v。从表 3可以看出，木材的轴向声速均随着含水率的增加而降低。原因在于：木材可看作是由木材实质、水和空气组成的系统，超声波在木材实质中的传播速度(顺纹声速＞2 500 m·s-1)远大于在水和空气中的传播速度(水中声速约1 500 m·s-1，空气中声速约340 m·s-1)，因此，木材中的水分含量增加，则其声速降低(Oliveira et al., 2005；Chan et al., 2011；刘昊等，2014)。同时，一些研究指出，在纤维饱和点以下的含水率范围，木材中的声速随着含水率的增加呈线性降低的变化趋势(Sakai et al., 1990；Bucur，2006；Keunecke et al., 2007；Ozyhar et al., 2013)，在本研究中也观察到此现象(图 4)。从图 4中可以看到，6个树种木材的轴向声速均随含水率的增加呈线性降低趋势，线性回归的决定系数R2均大于0.91。

图 4 含水率对6个树种木材轴向声速的影响 Fig.4 Influence of MC on the longitudinal sound velocities of six species wood
表 3 6个树种木材在4个平衡含水率下的轴向声速① Tab.3 Longitudinal ultrasound velocities of six species wood depending on the moisture contents

在纤维饱和点以下，木材含水率增加，其轴向声速降低。分析其原因：一方面，可认为吸着水增多使得木材轴向细胞的声阻增加，等效于在木材细胞壁实质的声阻上并联了吸着水的声阻；另一方面，吸着水分子进入木材细胞壁中，或与无定形纤维素分子链上的游离羟基直接形成氢键结合，或切断无定形纤维素分子链内部/之间的氢键连接，产生新的游离羟基，水分子再与这些新生成的游离羟基形成氢键结合，进而增大了无定形纤维素分子链之间的距离，即降低了单位体积木材细胞壁物质的量(Placet et al., 2007；2012；吕建雄等，2015)，从而增大了木材细胞壁实质的声阻，致使声速降低。

为了比较6个树种木材之间“由含水率增加所引起的轴向声速降低程度”的差异，引入“木材单位含水率的轴向声速降低量Δv/ΔMC”这一参数，计算公式如下：

$ \begin{array}{l} \Delta v/\Delta {\rm{MC = }}\left( {{v_{50{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}{\rm{RH}}}} - {v_{95{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}{\rm{RH}}}}} \right)/\\ \;\;\;\;\;\;\;\left( {{\rm{M}}{{\rm{C}}_{95{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}{\rm{RH}}}} - {\rm{M}}{{\rm{C}}_{50{\raise0.5ex\hbox{$\scriptstyle 0$} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{$\scriptstyle 0$}}{\rm{RH}}}}} \right)。 \end{array} $ (3)

式中：v50%RH和v95%RH分别为木材在50%和95%相对湿度达平衡含水率时的轴向声速；MC50%和MC95%分别为木材在50%和95%相对湿度下的平衡含水率。

将6个树种木材单位含水率的轴向声速降低量绘于图 5中，总体上看，红松、杉木和樟子松3种针叶材之间单位含水率的轴向声速降低量Δv/ΔMC差异较小：红松和樟子松的Δv/ΔMC几乎相等，分别为42.6 m·s-1%-1和42.4 m·s-1%-1，杉木的Δv/ΔMC值最低，为38.1 m·s-1%-1；核桃楸、白桦和蒙古栎3种阔叶材之间的Δv/ΔMC差异较大，其中，核桃楸的Δv/ΔMC与针叶材中的杉木相似，为38.6 m·s-1%-1，蒙古栎和白桦的Δv/ΔMC分别为55.4 m·s-1%-1和23.1 m·s-1%-1，前者约为后者的2.4倍。分析其原因：一方面，针叶材的组织构造比较简单、细胞种类较单一，而阔叶材的组织构造复杂、细胞种类较多，因此，在材性的比较上阔叶材往往较针叶材复杂多变，包括声性质(Bucur，2006)；另一方面，抽提物含量的高低和侵填体的有无可能是引起3种阔叶材之间的轴向声速受含水率影响程度差异较大的原因。据报道(表 4)，核桃楸、白桦和蒙古栎的热水抽提物与苯-乙醇抽提物之和分别为10.11%，5.19%和10.08%，蒙古栎的侵填体丰富，白桦不含侵填体(成俊卿等，1992)；此外，沿木材径向排列的木射线细胞阻碍了声波沿轴向的传播(Ilic，2003；Brancheriau et al., 2006)，而含水率的变化会引起木射线细胞分子链的间距发生改变，进而加剧其对超声波沿轴向传播的阻碍作用。本试验的6个树种木材中，蒙古栎的木射线比率最高，每毫米为11~12根(表 4)，木射线比率越大，木材单位含水率引起其轴向声速的降低程度越显著。

图 5 6个树种木材单位含水率的轴向声速降低量(Δv/ΔMC) Fig.5 The decrement of longitudinal ultrasound velocities per unit MC of six species wood
表 4 6个树种木材的抽提物含量、木射线比率和侵填体含量(成俊卿，1985；成俊卿等，1992) Tab.4 Extractives, rays percentage and thyloses of six species(Cheng Junqing, 1985; Cheng Junqing et al., 1992)
3 结论

本研究采用超声波探伤仪Epoch XT对不同平衡含水率的6个树种木材(杉木、红松、樟子松、核桃楸、白桦和蒙古栎)的轴向声速进行测定，讨论了木材密度和含水率对其轴向声速的影响，分析了引起不同树种木材之间“单位含水率的轴向声速降低量”存在差异的原因，主要结论如下：

1)在相同的温湿度条件下，6个树种木材达到的平衡含水率存在差异，并且随着相对湿度增加，不同树种木材之间平衡含水率的差异随之增大。推测不同树种木材中半纤维素和抽提物含量的不同是引起木材吸湿性存在差异的主要原因。

2)单一树种木材的绝干密度与轴向声速之间的相关性不显著，6个树种木材的决定系数R2均低于0.24；对6个树种木材的绝干密度和轴向声速综合分析的结果表明，木材轴向声速随着绝干密度的增加呈现降低的变化趋势，但二者之间无显著相关性，决定系数R2仅为0.42。超声波在木材中的传播速度不能仅用密度单一因子来预测，其在很大程度上还取决于木材的组织构造特点，如管胞、导管和木纤维的长度以及木射线比率等。

3)在纤维饱和点以下，6个树种木材的轴向声速均随含水率的增加呈线性降低的变化趋势，线性回归的决定系数均大于0.91。吸着水增多使得木材细胞壁实质的声阻增加是引起木材轴向声速与含水率呈负相关的原因。此外，木材组织构造和细胞类型的差异、抽提物含量的高低、侵填体的有无以及木射线比率等均可能是引起不同树种木材之间“单位含水率的轴向声速降低量”存在差异的原因。

参考文献(References)
[] 成俊卿. 1985. 木材学. 北京: 中国林业出版社 .
( Cheng J Q. 1985. Wood science. Beijing: China Forestry Publishing House . [in Chinese] )
[] 成俊卿, 杨家驹, 刘鹏. 1992. 中国木材志. 北京: 中国林业出版社 .
( Cheng J Q, Yang J J, Liu P. 1992. China woods. Beijing: China Forestry Publishing House . [in Chinese] )
[] 吕建雄, 蒋佳荔. 2015. 木材动态黏弹性基础研究. 北京: 科学出版社 .
( Lü J X, Jiang J L. 2015. Fundamental research of wood dynamic viscoelasticity. Beijing: Science Press . [in Chinese] )
[] 刘昊, 高建民. 2014. 含水率和密度对木材应力波传播速度的影响. 北京林业大学学报 , 36 (6) : 154–158.
[] Liu H, Gao J M.2014. Effect of moisture content and density on the stress wave velocity in wood. Journal of Beijing Forestry University , 36 (6) : 64–69.
[] 王松永. 1986. 木材物理学. 台湾: 国立编译馆 .
( Wang S Y. 1986. Wood physics. Taiwan: National Museum . [in Chinese] )
[] 徐华东, 王立海. 2011. 温度和含水率对红松木材中应力波传播速度的影响. 林业科学 , 47 (9) : 123–128.
( Xu H D, Wang L H.2011. Effects of moisture content and temperature on propagation velocity of stress waves in Korean pine wood. Scientia Silvae Sinicae , 47 (9) : 123–128. [in Chinese] )
[] 张训亚. 2011.兴安落叶松木材性质的声-超声技术预测.北京:中国林业科学研究院博士学位论文.
( Zhang X Y. 2011. Modeling wood properties of larch using acousto-ultrasonic technology. Beijing:PhD thesis of Chinese Academy of Forestry.[in Chinese][in Chinese])
[] Baar J, Tippner J, Gryc V.2012. The influence of wood density on longitudinal wave velocity determined by the ultrasound method in comparison to the resonance longitudinal method. European Journal of Wood and Wood Products , 70 (5) : 767–769. DOI:10.1007/s00107-011-0550-2
[] Brancheriau L, Baillères H, Détienne P, et al.2006. Classifying xylophone bar materials by perceptual, signal processing and wood anatomy analysis. Annals of Forest Science , 63 (1) : 73–81. DOI:10.1051/forest:2005099
[] Bucur V. 2006. Acoustics of wood. Springer Science and Business Media, Second edition.
[] Chan J M, Walker J C, Raymond C A.2011. Effects of moisture content and temperature on acoustic velocity and dynamic MOE of radiata pine sapwood boards. Wood Science and Technology , 45 (4) : 609–626. DOI:10.1007/s00226-010-0350-6
[] Chauhan S S, Walker J C F.2006. Variations in acoustic velocity and density with age, and their interrelationships in radiata pine. Forest Ecology and Management , 229 (1) : 388–394.
[] Hori R, Muller M, Watanabe U, et al.2002. The importance of seasonal differences in the cellulose microfibril angle in softwoods in determining acoustic properties. Journal of Material Science , 37 (20) : 4279–4284. DOI:10.1023/A:1020688132345
[] Ilic J.2003. Dynamic MOE of 55 species using small wood beams. Holz Roh-Werkst , 61 (3) : 167–172.
[] Keunecke D, Sonderegger W, Pereteanu K, et al.2007. Determination of Young's and shear moduli of common yew and Norway spruce by means of ultrasonic waves. Wood Science and Technology , 41 (4) : 309–327. DOI:10.1007/s00226-006-0107-4
[] Mishiro A.1996. Effect of density on ultrasonic velocity in wood. Mokuzai Gakkaishi , 42 (9) : 887–894.
[] Nzokou P, Kamdem D P.2004. Influence of wood extractives on moisture sorption and wettability of red oak (Quercus rubra), black cherry (Prunus serotina), and red pine (Pinus resinosa). Wood and Fiber Science , 36 (4) : 483–492.
[] Oliveira F G R, Candian M, Lucchette F F, et al.2005. A technical note on the relationship between ultrasonic velocity and moisture content of Brazilian hardwood (Goupia glabra). Building and Environment , 40 (2) : 297–300. DOI:10.1016/j.buildenv.2004.06.002
[] Oliveira F G R, Sales A.2006. Relationship between density and ultrasonic velocity in Brazilian tropical woods. Bioresource Technology , 97 (18) : 2443–2446. DOI:10.1016/j.biortech.2005.04.050
[] Ozyhar T, Hering S, Sanabria S J, et al.2013. Determining moisture-dependent elastic characteristics of beech wood by means of ultrasonic waves. Wood Science and Technology , 47 (2) : 329–341. DOI:10.1007/s00226-012-0499-2
[] Placet V, Passard J, Perré P.2007. Viscoelastic properties of green wood across the grain measured by harmonic tests in the range 0-95℃:hardwood vs. softwood and normal wood vs. reaction wood. Holzforschung , 61 (5) : 548–557.
[] Placet V, Cisse O, Boubakar M L.2012. Influence of environmental relative humidity on the tensile and rotational behaviour of hemp fibres. Journal of Materials Science , 47 (7) : 3435–3446. DOI:10.1007/s10853-011-6191-3
[] Sakai H, Minamisawa A, Takagi K.1990. Effect of moisture content on ultrasonic velocity and attenuation on woods. Ultrasonics , 28 (6) : 382–385. DOI:10.1016/0041-624X(90)90060-2
[] Siau J F. 1995. Wood:Influence of moisture on physical properties. Department of Wood Science and Forest Products, Virginia Polytechnic Institute and State University.
[] Skaar C. 1988. Wood-Water Relations. Springer-Verlag.