Published January 1, 2018 | Version v1
Publication Open

Comparison of Methods for Estimating Mechanical Properties of Wood by NIR Spectroscopy

Creators

  • 1. Oregon State University
  • 2. Universidade Federal do Paraná

Description

Near-infrared (NIR) spectroscopy provides a rapid alternative to traditional methods of wood property assessment. For organizations who assess wood properties on a large scale, multisite, multispecies calibrations are of practical interest. We examined NIR spectroscopy for the estimation of density (at 12% moisture content), modulus of elasticity (MOE), and modulus of rupture (MOR) using clear wood samples obtained from several pine species ( Pinus caribaea var . bahamensis , var. hondurensis , and var . caribaea, P . chiapensis , P . maximinoi , P . oocarpa , P . taeda , and P . tecunumanii ). We compared different methodologies for collecting spectra, that is, benchtop instrument versus benchtop fiber-optic probe and field portable fiber-optic probe, and different wood surfaces (radial and transverse). Calibrations based on the benchtop instrument were superior to those obtained using the fiber-optic probe systems. Difficulty with adequately representing the sample when collecting spectra using a fiber-optic probe and lower quality spectra explain the differences among the data sets. Spectra collected from radial and transverse surfaces provided similar calibration statistics. The calibrations obtained for density ( R 2 = 0.81, SECV = 38.5 kg/m 3 ) and MOE ( R 2 = 0.81, SECV = 1124 GPa) using benchtop instrument spectra demonstrate that it is possible to obtain general calibrations for estimating the wood properties of a number of tropical, subtropical, and temperate pine species.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يوفر التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR) بديلاً سريعًا للطرق التقليدية لتقييم خصائص الخشب. بالنسبة للمنظمات التي تقيم خصائص الخشب على نطاق واسع، فإن المعايرات متعددة المواقع ومتعددة الأنواع ذات أهمية عملية. قمنا بفحص التحليل الطيفي لنسبة الأشعة تحت الحمراء لتقدير الكثافة (عند 12 ٪ من محتوى الرطوبة)، ومعامل المرونة (MOE)، ومعامل التمزق (MOR) باستخدام عينات الخشب الصافي التي تم الحصول عليها من العديد من أنواع الصنوبر (الصنوبر caribaea var . bahamensis، var. hondurensis، و var . caribaea، P . chiapensis، P . maximinoi، P . oocarpa ، P . taeda ، و P . tecunumanii ). قارنا منهجيات مختلفة لجمع الأطياف، أي أداة منضدية مقابل مسبار ألياف بصرية منضدية ومسبار ألياف بصرية محمول ميدانيًا، وأسطح خشبية مختلفة (شعاعية وعرضية). كانت المعايرات القائمة على أداة السطح أعلى من تلك التي تم الحصول عليها باستخدام أنظمة مسبار الألياف الضوئية. تفسر صعوبة تمثيل العينة بشكل كافٍ عند جمع الأطياف باستخدام مسبار الألياف الضوئية وأطياف أقل جودة الاختلافات بين مجموعات البيانات. قدمت الأطياف التي تم جمعها من الأسطح الشعاعية والعرضية إحصاءات معايرة مماثلة. توضح عمليات المعايرة التي تم الحصول عليها للكثافة ( R 2 = 0.81، SECV = 38.5 كجم/م 3 ) ووزارة التربية والتعليم ( R 2 = 0.81، SECV = 1124 جيجا باسكال) باستخدام أطياف أدوات السطح أنه من الممكن الحصول على عمليات معايرة عامة لتقدير خصائص الخشب لعدد من أنواع الصنوبر الاستوائية وشبه الاستوائية والمعتدلة.

Translated Description (French)

La spectroscopie proche infrarouge (NIR) offre une alternative rapide aux méthodes traditionnelles d'évaluation des propriétés du bois. Pour les organisations qui évaluent les propriétés du bois à grande échelle, les étalonnages multisites et multispécifiques présentent un intérêt pratique. Nous avons examiné la spectroscopie NIR pour l'estimation de la densité (à 12% d'humidité), du module d'élasticité (MOE) et du module de rupture (MOR) en utilisant des échantillons de bois clair obtenus à partir de plusieurs espèces de pins ( Pinus caribaea var . bahamensis , var. hondurensis et var. caribaea, P . chiapensis, P . maximinoi, P . oocarpa , P . taeda et P . tecunumanii ). Nous avons comparé différentes méthodologies de collecte des spectres, c'est-à-dire l'instrument de paillasse par rapport à la sonde à fibre optique de paillasse et à la sonde à fibre optique portable sur le terrain, et différentes surfaces de bois (radiales et transversales). Les étalonnages basés sur l'instrument de paillasse étaient supérieurs à ceux obtenus à l'aide des systèmes de sonde à fibre optique. La difficulté à représenter adéquatement l'échantillon lors de la collecte de spectres à l'aide d'une sonde à fibre optique et des spectres de qualité inférieure expliquent les différences entre les ensembles de données. Les spectres collectés à partir des surfaces radiales et transversales ont fourni des statistiques d'étalonnage similaires. Les étalonnages obtenus pour la densité ( R2 = 0,81, SECV = 38,5 kg/m 3 ) et le MOE ( R2 = 0,81, SECV = 1124 GPa) à l'aide de spectres d'instruments de table démontrent qu'il est possible d'obtenir des étalonnages généraux pour estimer les propriétés du bois d'un certain nombre d'espèces de pins tropicales, subtropicales et tempérées.

Translated Description (Spanish)

La espectroscopía de infrarrojo cercano (NIR) proporciona una alternativa rápida a los métodos tradicionales de evaluación de las propiedades de la madera. Para las organizaciones que evalúan las propiedades de la madera a gran escala, las calibraciones multisitio y multiespecie son de interés práctico. Examinamos la espectroscopia NIR para la estimación de la densidad (con un contenido de humedad del 12%), el módulo de elasticidad (Moe) y el módulo de ruptura (MOR) utilizando muestras de madera clara obtenidas de varias especies de pino ( Pinus caribaea var . bahamensis , var. hondurensis y var. caribaea, P. chiapensis, P. maximinoi, P. oocarpa, P. taeda y P. tecunumanii ). Comparamos diferentes metodologías para la recolección de espectros, es decir, instrumento de sobremesa versus sonda de fibra óptica de sobremesa y sonda de fibra óptica portátil de campo, y diferentes superficies de madera (radial y transversal). Las calibraciones basadas en el instrumento de sobremesa fueron superiores a las obtenidas utilizando los sistemas de sonda de fibra óptica. La dificultad para representar adecuadamente la muestra al recopilar espectros utilizando una sonda de fibra óptica y los espectros de menor calidad explican las diferencias entre los conjuntos de datos. Los espectros recogidos de superficies radiales y transversales proporcionaron estadísticas de calibración similares. Las calibraciones obtenidas para la densidad ( R 2 = 0.81, SECV = 38.5 kg/m 3 ) y MOE ( R 2 = 0.81, SECV = 1124 GPa) utilizando espectros de instrumentos de sobremesa demuestran que es posible obtener calibraciones generales para estimar las propiedades de la madera de varias especies de pinos tropicales, subtropicales y templados.

Files

4823285.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:b1b57b1280e1a8dfb789e560f0995b57
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مقارنة طرق تقدير الخواص الميكانيكية للخشب بواسطة التحليل الطيفي NIR
Translated title (French)
Comparaison des méthodes d'estimation des propriétés mécaniques du bois par spectroscopie NIR
Translated title (Spanish)
Comparación de métodos para estimar las propiedades mecánicas de la madera mediante espectroscopía NIR

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2791120867
DOI
10.1155/2018/4823285

Is supplement to
https://openalex.org/W4302371192 (Other)
https://openalex.org/W2795051664 (Other)
https://openalex.org/W2728382828 (Other)
https://openalex.org/W2579037300 (Other)
https://openalex.org/W2151517740 (Other)
https://openalex.org/W2087980164 (Other)
https://openalex.org/W2006800507 (Other)
https://openalex.org/W1820078918 (Other)
https://openalex.org/W1443757683 (Other)
https://openalex.org/W107519308 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1956045875
  • https://openalex.org/W1965074327
  • https://openalex.org/W1966570848
  • https://openalex.org/W1972268602
  • https://openalex.org/W1981883640
  • https://openalex.org/W1983657755
  • https://openalex.org/W1988104552
  • https://openalex.org/W2002163331
  • https://openalex.org/W2028313775
  • https://openalex.org/W2028801527
  • https://openalex.org/W2034568337
  • https://openalex.org/W2040963828
  • https://openalex.org/W2059748832
  • https://openalex.org/W2062950350
  • https://openalex.org/W2064018214
  • https://openalex.org/W2065346957
  • https://openalex.org/W2077341198
  • https://openalex.org/W2077716496
  • https://openalex.org/W2085485330
  • https://openalex.org/W2129208771
  • https://openalex.org/W2138494229
  • https://openalex.org/W2146806697
  • https://openalex.org/W2148440374
  • https://openalex.org/W2318795549
  • https://openalex.org/W2323466329
  • https://openalex.org/W2325964260
  • https://openalex.org/W2331622956
  • https://openalex.org/W2526674818
  • https://openalex.org/W37947275
  • https://openalex.org/W74037523
  • https://openalex.org/W962680830