声测仪揪出木材钻蛀害虫

【中国木材行业供应商网讯】为解决口岸一线检测木材钻蛀害虫的实际困难，深圳检验检疫局主持的“木材钻蛀性害虫声测技术研究”项目，通过探测木材钻蛀害虫的发声来进行害虫的检测。声测仪的应用将把现场植物检疫从徒手目测操作带入机器时代，从而提高植物检疫效率和害虫检出率，对于落实“抓质量、保安全、促发展、强质检”的方针具有重大意义。

    在近期国家质检总局科技司组织的科技项目验收会上，由深圳检验检疫局主持，深圳市检验检疫科学研究院、中国科学院声学所东海站、北京大学深圳研究生院、深圳计量质量检测科学院等单位合作完成的“木材钻蛀性害虫声测技术研究”项目，获得验收专家组的一致好评，其研究成果在木材钻蛀害虫声检测技术上实现了创新。

     6种蛀木害虫幼虫蛀食声单个脉冲时域图——A.鳞毛粉蠹，B.双钩异翅长蠹，C.棕异翅长蠹，D.黑双棘长蠹，E.刺角楝天牛，F.宽斑脊虎天牛。纵坐标为振幅分贝数，横轴位置为-∞dB；横坐标为时间。6种害虫声脉冲基本上表现为前大后小的三角形波形。

    破坏性检测损失大

    木材是我国进出口的主要货物之一。许多害虫伴随着进口木材而来，据全国口岸截获数据统计，2003年至2008年，共截获各种木材害虫达7万余种次，这些害虫对我国林业生产、园林景观、木材工业、家居生活等构成严重威胁。木材害虫中很多类群，如天牛、小蠹、长蠹、长小蠹、吉丁虫、白蚁、等等，为害方式是在木材内蛀食为害，严重时将木材内部全部蛀空。它们不仅为害木材，而且为害藤枝、竹材和木藤竹制品，以及林木和果树。

    这些木材钻蛀害虫藏匿在木材内部，用肉眼无法看到，只能通过孔眼、木屑间接地判断木材是否染虫，即使这样，对木材内是否有活虫还需要通过斧凿锯砍，挖到才能判断。遇到集装箱装载的原木，由于装卸困难，更是难以检查。木材钻蛀害虫难以发现，导致许多害虫瞒天过海进入我国，带来很大的风险，也有一部分造成了严重的损失。同样，我国出口的木材也使国外的检疫部门十分头痛，他们甚至要求中国企业在木材出口前要做破坏性检测，选择部分木材剖开检查并确认没有害虫，导致货物还没有出国门便先出现损失。

使用木材钻蛀害虫声测仪进行声检测

    面临三大技术难关

    首先是木材钻蛀害虫的发声十分微弱，多数情况下人耳无法听到，如何采集到害虫的发声成为第一道难关。早期采用普通的麦克风根本无法录到木材中的虫声，试验都以失败告终。经过广泛寻找、反复比较和测试，比较终获得高灵敏的传感器和信号处理装置，把虫声变成人耳能听到、仪器能看到的声音信号。

    第二道难关是噪声，微弱的虫声十分容易被外界噪声所淹没。比较初采集虫声的失败，很多是因为背景噪声过大造成的。项目组凭借声学所积淀的声学理论和长期的研究经验，北京大学信号分析的强项以及深圳局的昆虫知识，在反复试验后，首先在消声室中分离到纯净的虫声，并分析出虫声与噪声的差异，进而研发出有效的降噪方法和装置，大大提高了虫声信号的信噪比，有效地降低了噪声的影响。

    第三道难关是虫声识别。立项时，没有相关资料，项目组对木材钻蛀害虫的声特征一无所知，既无法识别害虫发出的声音，更谈不上对不同种类、虫态和行为发声特征的区别。经过在静音环境下对多种常见木材钻蛀害虫几十次的录音，获取大量和准确的虫声资料。通过信号分析，总结归纳出虫声特征，建立了虫声数据库，研发了虫声识别数学算法，比较终研究出虫声识别方法。

    闯过三关后，新的技术问题又摆在眼前。要把研究资料和声测技术变成实用的设备，还需要大量的实验。项目组大量寻找各种材料和零部件，进行了多次试验和比较，筛选出适合制作声测仪的各种部件。为了提高信噪比，经过反复测试，发明了声采集装置，有效地降低噪声的影响，提高虫声的强度。在不断的创新中，开发出声测软件。如今，第一代配备了声测软件的木材钻蛀害虫声测仪已研发出来，它不仅可以通过声音来发现害虫，而且可以将采集的声音通过图像显示出来，根据声图中害虫的特征来判别害虫。

    仅有设备还只是解决了一部分问题，如何用声测仪进行检测是新的课题。项目组来到一线，在多地进行实地测试。不仅了解到查验现场的噪声环境和特征，而且掌握了各种货物的来龙去脉。通过多次测试，摸索出设备的使用方法和声测技巧，为新技术的推广应用积累了宝贵的资料，为进一步改进设备和技术收集了数据。如今，木材钻蛀害虫声测仪在深圳口岸现场进行了应用，成为发现木材中隐匿害虫的有力武器。

采用声测法早期发现蛀虫的危害。左图：2012年11月10日侦听到虫声；右图：2013年3月9日枝条枯死

    未来应用范围广阔

    木材钻蛀害虫声测仪是一套综合运用计算机技术、信号分析技术和声学技术，进行无损检测的便携设备，其工作原理是通过害虫的活动声发现害虫。它应用范围广阔，不管是活的树木还是刚砍伐或刚死去的树木（湿材），是干燥的木材（干材）还是各种木制品，只要是有声音的木材蛀虫都能检测。木材钻蛀害虫在比较初为害时，常常只有很少的蛀入孔，幼虫在木材内取食时，外面很难看到踪迹。当成虫羽化时，出现大量的羽化孔，之后成虫再次钻入时，排出大量木屑，开始二次侵染。以往的目测方法是通过大量虫孔和木屑发现蛀虫，这时往往查到的是晚期的为害，而采用声测仪则可以早期发现蛀虫，因此木材钻蛀害虫声测仪能够实现早期诊断。由于声测仪无须损坏木材就能检出害虫，是一种无损检测方法，因而能够大大减少对木材商品的破坏，降低检查成本，适用于园林、森林、果树、木材（包括竹藤等）、木制品、家居及木建筑害虫的早期防治。这种无损检测方法，能够大大降低检查成本，增加贸易收入，提高中国木材的竞争力。

    声测法还可以用作检疫处理的依据和效果检查。过去目测发现害虫后进行熏蒸，如今可以根据虫声图像作为处理依据。过去检疫处理效果检查，由于木材钻蛀害虫藏在木材深处，无法判断害虫是否被杀死，而现在可以通过声测害虫是否还在活动来判断检疫处理是否奏效。

    2012年10月25日，深圳局在送检的印度尼西亚木根上，采用声测仪检测发现有虫声信号，经过剖查和鉴定，证实害虫是鳞毛粉蠹，这是该局应用新技术后的首次截获。2012年11月1日，在盐田口岸检测一条喀麦隆古夷苏木木方，虽然人工查验未发现虫迹，但是测到了典型的虫声。2012年11月10日，在一棵小叶榕树上测出有蛀虫的声音，经过3个多月后再次观察，原来郁郁葱葱的树冠变成一条枯死的树干。声测仪不仅能够检出人工方法无法发现的害虫，而且还可以在出现为害状之前发现害虫。

    链 接>>

    木材钻蛀害虫声测仪不仅能探测出木材深处钻蛀害，还能派上新的用途：进行水果蛀虫检测。通过增加特制的水果害虫声采集装置，成功地侦测出荔枝果实中的蛀虫。这为水果害虫检测提供了新的思路和检测技术。在声测仪的研制过程中，曾在大豆象蛀食的各种豆类上检出过虫声，表明声测技术还将在更加广阔的领域中发挥强大的力量。