第33卷，第3期 2013年3月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and SpectralAnalysis
非接触式可见光-近红外光谱法快速预测
天然高分子材料表面粗糙度的研究
杨患，刘亚娜，吕斌，张毛毛中国林业科学研究院木材工业研究所，北京100091
Vol. 33, No. 3, pp682-685
March,2013
摘要利用触针式轮席法测量了天然高分子材料木材的表面粗糙度，并对可见光一近红外光谱与实测表面粗糙度参数之间的相关性进行研究，探讨了非接触式光谱法快速预测天然高分子材料表面粗糙度的可行性。结果表明：（1)样品三个切面的可见光-近红外光谱(400～2500nm)均可预测样品表面粗糙度，实测值与预测值相关系数可达0.92，其中利用样品横切面光谱所建的模型效果最好；（2)在分段光谱400～780nm， 780~1100nm，1100~2500nm，780~2500nm，400~2500nm范围内，所建模型表面粗糙度参数的实测值与预测值相关系数可达0.80以上，显著相关，其中400～2500nm区域所建模型效果最好；（3)光谱预处理并不能提高模型预测效果，建议利用可见光-近红外光谱预测天然高分子材料表面粗糙度时采用原始光谱数据。
关键调天然高分子材料；木材；表面粗糙度；非接触式测量法；可见光-近红外光谱
中图分类号：0657.3；S781
引言
DOI; 10. 3964/j. issn. 1000-0593(2013)03-0682-04
文献标识码：A
域。近红外谱区的信息主要是分子内部原子闻振动的倍频与合频的信息，几乎包括有机物中所有含氢基团（如C--H，
表面粗度是机械加工中描述材料表面微观形貌最常用的参数，它反映的是机械零件表面的微观几何形状误差，是评价工件表面质量的重要指标！)。随着人们对机械加工产品表面质量要求越来越高，表面粗糙度的测量技术的发展也愈发重要。目前，表面粗糙度的测量技术主要有接触式和非接触式测量，接触式测量能够直观的反映工件表面的形貌特征，以其稳定、可靠等特点被广泛应用，但对于软质工件表面和高精度工件表面存在易划伤表面且测量精度有限等缺陷。为了克服接触式测量方法的不足，国内外学者对非接触式测量方法进行了大量研究，主要包括各种光学测量方法[2,")、超声法[以及基于计算机视觉技术[3.6]的表面粗糙度测量方法，研究表明，非接触式测量方法具有无损伤、测量速度快、测量精度高以及易于实现在线测量等优点。
可见光-近红外光谱技术是近几十年来发展最快的分析技术，是利用材料的有机化学基团在该区域（400～2500 nm)的电磁波的吸收特性来快速、无损评价材料的各项性能，已广泛应用于农业、食品[}]、医药间和纸浆造纸[9]等领
收稿日期：2012-08-08，修订日期：2012-11-20
O一H，N-H和C-O等）的信息，信息量极为丰富，这是近红外光谱分析技术能够用来分析有机化合物的基础。木材是一种由植物细胞组成的多孔性天然高分子材料，其成分主要为纤维素、半纤维索和木质素，三大索主要由C，H，O三种元素组成，在可见光-近红外光谱区域有吸收，可见光-近红外光谱技术已广泛应用于木材物理化学性质[10-12)的预测。本试验以天然高分子材料木材为研究对象，利用可见光一近红外光谱技术对材料表面粗糙度进行非接触式预测研究，探讨其可行性，为非接触式测量天然高分子材料表面粗糙度导求新的方法和技术。
实验部分 1
1.1试样
天然高分子材料是未经任何处理的天然木材，树种为水杉（Metasequoiaglyptostroboides），采自安徽省滁州市沙河林场，共采伐5棵树，在每棵树上1.3m高度位置截取10 cm厚的圆盘，在大气中干燥后，分别用电锯加工成15mm×
基金项目：国家自然科学基金项目(30800889)，国家人力资源和社会保障部2011年度留学回国人员科技择优优秀项目和国家"948"项目
(2003-4-27)资助
作者介：杨忠，1976年生，中国林业科学研究院副研究员万方数据
n通讯联系人：e-mail，liuyana77gmail.com
e-mail:zyang@caf.ac.cn