Для исследования выбирается срез дерева. Это может быть как горизонтальный срез ствола, так и срез под любым углом к горизонту, например, срез одной из веток. По периметру выбранного среза вбиваются гвозди по числу используемых датчиков. Чем больше датчиков мы используем, тем большую точность будет иметь результат. В то же время для более тонких деревьев используется меньшее количество датчиков, так как расстояние между соседними датчиками должно быть больше 15 см. Вбиваемый гвоздь должен пройти кору и вступить в контакт с древесиной.

На гвозди плотно вешаются датчики. Датчики последовательно соединяются кабелями друг с другом и с батареей. Батарея соединяется с ноутбуком либо кабелем, либо через беспроводной интерфейс Bluetooth.

После этого в программу вводятся исходные данные, которые определяют условия проведения измерения: это порода дерева, геометрия выбранного среза и положения датчиков. Геометрия среза — по умолчанию это круг; но если форма среза другая, то соответствующие отклонения можно легко задать в программе. А положения датчиков указываются по мерной ленте, пущенной по периметру среза.

Для проведения измерений берем молоточек и производим короткий упругий удар, скажем, по первому датчику. При этом импульс распространяется по древесине от первого датчика до каждого из остальных. Замеряется время прохождения импульса от первого датчика до каждого из остальных. Эти данные сохраняются программой. По каждому датчику рекомендуется произвести 3–5 ударов; это необходимо для повышения точности результатов.

После этого измерения закончены — датчики можно снимать. Программа, по исходным данным и по результатам измерений, рассчитывает скорости прохождения импульсов между каждой парой датчиков. На основе этих скоростей строится томограмма (фото 2), на которой красный цвет означает пустоту (дупло), различные оттенки желтого — это древесина различной степени плотности, а зеленый цвет — плотная древесина. На фото 2 приведена томограмма 400-летней сосны, исследованной нами в Выборге.

Нужно понимать, что Арботом не дает результата с точностью до сантиметра, но дает хорошее общее представление о структуре древесины исследуемого среза.

К достоинствам Арботома нужно отнести, прежде всего, то, что это прибор неразрушающего контроля. Кроме этого, результаты измерений представлены в наглядной форме, удобной также и для последующего хранения в компьютере.

Из недостатков нужно отметить чувствительность устройства к внешним шумам: нельзя проводить измерения влизи проезжающих машин или при сильном ветре. Кроме того, Арботом достаточно дорог.

2. Резистограф

Второе устройство, о котором мы коротко расскажем,— резистограф производства все той же немецкой компании Rinntech (см. фото 3).

Резистограф (от англ. «resistance» — «сопротивление») учитывает сопротивление при сверлении древесины. В состав устройства входит тубус, внутри которого находится 3 мм сверло. Оператор плотно прижимает тубус к дереву и начинает сверление. По мере продвижения сверла вглубь измеряется электрическая мощность, необходимая мотору, чтобы сверлить древесину с постоянной скоростью. Эти данные поступают на операционный блок, связанный с тубусом кабелем. Встроенный в операционный блок маленький принтер в режиме реального времени печатает на бумажной ленте график, характеризующий изменение сопротивления в зависимости от глубины проникновения (на фото 3 внизу).

Резистограф можно использовать также для считывания слоев древесины для определения возраста дерева.

К недостаткам резистографа нужно отнести, во-первых, чувствительность результата к степени износа головки сверла. А сверла имеют свой срок службы, который не так уж долог. Кроме того, сверла могут ломаться, особенно при неграмотном использовании устройства в работе (напомним, что диаметр сверла всего 3 мм). Наконец, резистограф также достаточно дорог.

3. Пенетрометр

Пенетрометр разработан нашим кооперативом и запатентован.

Пенетрометр представляет собой металлическую трубку (фото 4а), внутри которой находится шток. На конце трубки наружу выходит упор (фото 4б). Для исследования состояния древесины в стволе просверливаем отверстие диаметром 10 мм. Отверстие можно просверлить шуруповертом или бензодрелью — делается это легко. Вставляем пенетрометр в просверленное отверстие на нужную глубину: на трубке пенетрометра имеются деления для проведения исследований на нужной глубине. Теперь несколько раз поворачиваем ручку на ближайшем к нам конце устройства (на фото 4в — справа). При этом упор на противоположном конце выходит из гнезда и вдавливается в древесину. Степень выхода упора наружу и служит показателем плотности древесины в данной точке. Для наблюдения степени выхода упора в основании пенетрометра имеется рукоятка (фото 4в) и на ней — шкала с делениями. По мере выхода упора вдоль этой шкалы передвигается винт с риской. Таким образом, положение риски на шкале характеризует плотность древесины в выбранной точке.

После проведения измерений просверленное отверстие закрывается пробкой.

Достоинством пенетрометра является простота его изготовления и использования. Пенетрометр доступен любому садово-парковому хозяйству. Для отбраковки деревьев не нужно нанимать организацию с дорогостоящим оборудованием.

4. Бороскоп

И наконец, нами опробован способ исследования состояния древесины с помощью бороскопа — разработки японской компании Olympus.

Работа бороскопа основана на использовании волоконной оптики.

Бороскоп включает в себя стальную трубку, содержащую специальную систему линз. На одном конце трубки имеется объектив, на другом, ближайшем к оператору, — окуляр. К бороскопу с помощью оптоволоконного кабеля подключается внешний источник света. Для проведения измерений, так же, как в случае пенетрометра, в стволе просверливается отверстие диаметром 10 мм. В отверстие вставляем трубку бороскопа. Включаем источник света — и через окуляр осматриваем стенку просверленного отверстия либо внутренней полости. Смотреть можно вокруг во все стороны, так как трубка поворачивается вокруг своей оси. Изображение можно также вывести на экран или сфотографировать специальной камерой. После работы просверленное отверстие закрывается пробкой.

Бороскоп может также использоваться для исследовательской работы.

Весь приборный комплекс достаточно дорог.

Опубликовано:
«Благоустройство городов Северо-Запада»: Конференция. Санкт-Петербург, «Ленэкспо», 23 апреля 2010 г.