ispltaИзвестия Санкт-Петербургской лесотехнической академииIzvestia Sankt-Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii2079-43042658-5871СПбГЛТУ10.21266/2079-4304.2026.259.359-374isplta-792Research ArticleДРЕВЕСИНОВЕДЕНИЕ, ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЕРЕВОПЕРЕРАБОТКИWOOD SCIENCE. MECHANICAL WOODWORKING INDUSTRYВлияние сучков на прохождение ультразвука в древесинеThe effect of knots on the passage of ultrasound in woodhttps://orcid.org/0000-0001-8036-7432ФедяевА. А.FedyaevA. A/

ФЕДЯЕВ Артур Александрович – заведующий кафедрой технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины, кандидат технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург

FEDYAEV Artur A. – PhD (Technical), Head of the Department of Materials Technology, Designs and Constructions of Wood

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg

art_fedyaev@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-9887-2345ТепляковаА. В.TeplyakovaA. V.

ТЕПЛЯКОВА Александра Викторовна – доцент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники, кандидат технических наук

197022, ул. Профессора Попова, д. 5, лит. Ф, Санкт-Петербург

TEPLYAKOVA Aleksandra V. – PhD (Technical), Associate Professor, Department of Electroacoustics and Ultrasound Technology

197022. Professora Popova str. 5. Let. F. St. Petersburg

smaest@mail.ruОткидычеваЕ. В.OtkidychevaE. V.

ОТКИДЫЧЕВА Елизавета Вячеславовна – инженер

197375, ул. Новосельковская, д. 37, лит. А., Санкт-Петербург

OTKIDYCHEVA Elizaveta V. – engineer

197375. Novoselkovskaya str. 37. Let. A. St. Petersburg

o.liza2003@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0007-3783-6003СоловьеваА. Д.SolovyevaA. D.

СОЛОВЬЕВА Анастасия Дмитриевна – аспирант кафедры технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины

194021, Институтский пер., д. 5, Санкт-Петербург

SOLOVYEVA Anastasia D. – PhD student, Department of Materials Technology, Designs and Constructions of Wood

194021. Institutе per. 5. Let. U. St. Petersburg

nastya.solo.spb2016@yandex.ruhttps://orcid.org/0009-0003-7637-4834ЮрковаО. В.YurkovaO. V.

ЮРКОВА Олеся Викторовна – руководитель технологического отдела

190020, наб. Обводного канала, д. 134, к. 12, Санкт-Петербург

YURKOVA Olesya V. – Head of the Technology Department

190020. Obvodnogo kanala emb. 134, build. 12. St. Petesrburg

olesya_urkova.tiger22@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7914-8056ЧубинскийА. Н.ChubinskyA. N.

ЧУБИНСКИЙ Анатолий Николаевич – профессор кафедры технологии материалов, конструкций и сооружений из древесины, доктор технических наук

194021, Институтский пер., д. 5, лит. У, Санкт-Петербург

CHUBINSKY Anatoly N. – DSc (Technical), Professor, Department of Materials Technology, Designs and Constructions of Wood

194021. Institute per. 5. Let. U. St. Petersburg

a.n.chubinsky@gmail.comСанкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. КироваРоссияSt.Petersburg State Forest Technical UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)РоссияSt. Petersburg Electrotechnical University “LETI”Russian FederationАО «НПП Радар ММС»РоссияAO “NPP Radar MMS”Russian FederationООО «Ставрос»РоссияLLC «Stavros»Russian Federation2026240820261259359374Copyright © Федяев А.А., Теплякова А.В., Откидычева Е.В., Соловьева А.Д., Юркова О.В., Чубинский А.Н., 20262026Федяев А.А., Теплякова А.В., Откидычева Е.В., Соловьева А.Д., Юркова О.В., Чубинский А.Н.Fedyaev A.A., Teplyakova A.V., Otkidycheva E.V., Solovyeva A.D., Yurkova O.V., Chubinsky A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://izvestiya-lta.spbftu.ru/jour/article/view/792

Рассмотрена возможность использования ультразвука для определения наличия и оценки состояния сучков в древесине. Сортировка пиломатериалов по наличию пороков или дефектов осуществляется в основном визуальным способом, что не всегда дает возможность корректного определения дальнейшего функционального назначения этих полуфабрикатов с требуемыми эксплуатационными характеристиками. При этом в случае визуальной оценки сорта и состояния пиломатериалов высока вероятность ошибочного принятия решения, так как ряд пороков является скрытыми. Наличие скрытых внутренних пороков или дефектов, в том числе сучков и трещин в зонах их расположения, может приводить к дальнейшему разрушению как одного элемента, так и всей конструкции в целом. Для оценки наличия и состояния этих материалов может быть применена ультразвуковая диагностика. Высокую степень достоверности при диагностике цельной древесины показывает теневой метод акустического контроля. В рамках проведенных исследований применяли частоту 2,5 МГц. При прозвучивании древесины вследствие её анатомического строения возникает ряд особенностей самой диагностики, которые позволяют расширить возможности использования метода. К таким особенностям можно отнести необходимость усиления амплитуды сигнала для его прохождения через древесину, что свидетельствует о наличии или отсутствии пороков или дефектов, а также дает возможность оценки их состояния и определения функционального назначения. Бездефектная зона, а также зона со здоровыми сросшимися сучками требуют усиления амплитуды сигнала до 70 дБ. Увеличение усиления амплитуды сигнала выше 70 дБ свидетельствует о появлении зоны концентрации внутренних напряжений, а также пороков и дефектов, значительно снижающих качество пиломатериалов.

The possibility of using ultrasound to detect the presence and assess the condition of knots in wood is considered. Sorting lumber for defects or flaws is primarily done visually, which does not always allow for an accurate determination of the intended use of these semi-finished products with the required performance characteristics. Furthermore, visual assessment of the grade and condition of lumber is highly prone to making erroneous decisions, as some defects are hidden. The presence of hidden internal defects or flaws, including knots and cracks in the areas where they are located, can lead to further failure of either a single element or the entire structure. Ultrasonic diagnostics can be used to assess the presence and condition of these materials. The shadow method of acoustic testing demonstrates a high degree of reliability in the diagnostics of solid wood. A frequency of 2.5 MHz was used in the studies. Due to the anatomical structure of wood, several diagnostic features arise during the sounding process, which expand the scope of this method. These characteristics include the need to amplify the signal amplitude to pass through the wood, which indicates the presence or absence of defects and flaws, and allows for an assessment of their condition and the determination of their functional purpose. A defect-free zone, as well as a zone with healthy intergrown knots, requires signal amplification to 70 dB. Increasing the signal amplitude above 70 dB indicates the presence of a zone of internal stress concentration, as well as defects and flaws that significantly reduce the quality of the lumber.

пиломатериалыпороки древесиныдефекты древесинысучкитрещинытеневой методусиление амплитуды сигналаультразвукlumberwood defectswood flawsknotscracksshadow methodsignal amplitude amplificationultrasoundReferencesАртемов В.Е., Паврос С.К. Исследование акустического тракта теневого метода ультразвуковой дефектоскопии с регистрацией второго прошедшего импульса // Дефектоскопия. 1981. №8. С. 68 – 73.Arriaga F., Osuna-Sequera C., Bobadilla I., Esteban M. Prediction of the mechanical properties of timber members in existing structures using the dynamic modulus of elasticity and visual grading parameters. Construction and Building Materials, 2022, vol. 322, iss. 3, art. no. 126512. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126512.Бобылева Ю.Н., Давыдов С.Л., Зарецкий-Феоктистов Г.Г. К вопросу об определении упругих параметров древесины ультразвуковым методом // ИВУЗ. Лесной журнал. 1978. №3. С. 156–159.Artemov V.E., Pavros S.K. Study of the acoustic path of the shadow method of ultrasonic flaw detection with registration of the second transmitted pulse. Defectoscopy, 1981, no. 8, pp. 68-73. (In Russ.)Голубев А.С., Паврос С.К. Неразрушающий контроль материалов и изделий. Л.: ЛЭТИ, 1989. 60 с.Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods. Maderas. Ciencia y tecnología, 2015, vol. 17, no. 2, pp. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.Добротин Д.Д., Паврос С.К. Обработка сигналов при неразрушающем контроле. Л.: ЛЭТИ, 1986. 80 с.Bobyleva Yu.N., Davydov S.L., Zaretsky-Feoktistov G.G. On the issue of determining the elastic parameters of wood by the ultrasonic method. Russian forestry journal, 1978, no. 3, pp. 156-159. (In Russ.)Добротин Д.Д., Паврос С.К. Обработка и анализ случайных сигналов. Л.: ЛЭТИ, 1999. 80 с.Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p. DOI: 10.1007/3-540-30594-7.Ермолов И.Е, Ланге Ю.В. Ультразвуковой контроль // Неразрушающий контроль: справочник в 7 т. под общ. ред. В.В. Клюева. М., 2004. Т. 3. 864 с.Chubinsky A.N. Methods and Tools of Scientific Research. Methodology, Methods of Planning and Processing Experimental Results: study guide. St. Petersburg: Mediapapir, 2024. 130 p. (In Russ.)Кармадонов А.Н. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1987. 120 с.Chubinsky A.N., Fedyaev A.A., Pavros K.S., Teplyakova A.V. Predicting the gluing strength of planed lumber using ultrasonic diagnostics. Bulletin of SPbSETU “LETI”, 2011, no. 7, pp. 109–115. (In Russ.)Колесникова А.А. Исследование свойств древесины по кернам. Йошкар-Ола: Марийский Государственный Технический Университет, 2002. 178 с.Chubinsky A.N., Fedyaev A.A., Pavros K.S., Teplyakova A.V., Lozak A.A. Study of ultrasonic beam deviation during wood sounding. Bulletin of SPbSETU “LETI”, 2012, no. 6, pp. 77 – 82. (In Russ.)Лакатош Б.К. Дефектоскопия древесины, М.: Лесная промышленность, 1966. 183 с.Chubinsky A.N., Tambi A.A., Teppoev A.V., Ananyeva N.I., Semishkur S.O., Bakhshieva M.A. Physical non-destructive testing methods and evaluation of wood material structure. Russian journal of non-destructive testing, 2014, vol. 50, no. 11, pp. 76-84. (In Russ.)Полубояринов О.И. Плотность древесины. М.: Лесная промышленность, 1976. 160 с.Chubinsky A.N., Tambi A.A., Fedyaev A.A., Fedyaeva N.Yu., Kulkov A.M. Directions for using physical methods to control the structure and properties of wood. Systems. Methods. Technologies, 2015, no. 2 (26), pp. 152-158. (In Russ.)Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. 4-е изд. М.: МГУЛ, 2007. 351 с.Chubinsky A.N., Fedyaev A.A., Shumyakova N., Fedyaeva N.Yu. Determination of the continuity of the adhesive joint in wood material using ultrasound. Systems. Methods. Technologies, 2017, no. 2 (34), pp. 101-105. (In Russ.)Федяев А.А. Определение видов пиломатериалов (радиальные, тангенциальные) // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2025. Вып. 255. С. 403–416. DOI: 10.21266/2079-4304.2025.255.403-416.Dobrotin D.D., Pavros S.K. Processing of signals in non-destructive testing. Leningrad: LETI, 1986. 80 p. (In Russ.)Чубинский А.Н. Методы и средства научных исследований. Методология, методы планирования и обработки результатов экспериментов: учеб. пособие. СПб.: Медиапапир, 2024. 130 с.Dobrotin D.D., Pavros S.K. Processing and analysis of random signals. Leningrad: LETI, 1999. 80 p. (In Russ.)Чубинский А.Н., Федяев А.А., Паврос К.С., Теплякова А.В. Прогнозирование прочности склеивания строганных пиломатериалов методом ультразвуковой диагностики // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011. №7. С. 109–115.Ermolov I.E., Lange Yu.V. Ultrasonic testing. Non-destructive testing: handbook in 7 vol. under the gen. ed. of V.V. Klyuev. Moscow, 2004, vol. 3, 864 p. (In Russ.)Чубинский А.Н., Федяев А.А., Паврос К.С., Теплякова А.В., Лозак А.А. Исследование отклонения ультразвукового пучка при прозвучивании древесины // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2012. №6. С. 77–82.Fedyaev A.A. Definition of types of lumber (radial, tangential). Izvestia Sankt- Peterburgskoj lesotehniceskoj akademii, 2025, iss. 255, pp. 403–416. DOI: 10.21266/2079-4304.2025.255.403-416. (In Russ.)Чубинский А.Н., Тамби А.А., Теппоев А.В., Ананьева Н.И., Семишкур С.О., Бахшиева М.А. Физические неразрушающие методы испытания и оценка структуры древесных материалов // Дефектоскопия. 2014. Т. 50, №11. С. 76-84.Golubev A.S., Pavros S.K. Non-destructive testing of materials and products. Leningrad: LETI, 1989. 60 p. (In Russ.)Чубинский А.Н., Тамби А.А., Федяев А.А., Федяева Н.Ю., Кульков А.М. Направления использования физических методов контроля структуры и свойств древесины // Системы. Методы. Технологии. 2015. №2 (26). С. 152-158.Karmadonov A.N. Wood flaw detection. Moscow: Lesnaya Promyshlennost, 1987. 120 p. (In Russ.)Чубинский А.Н., Федяев А.А., Шумякова Н., Федяева Н.Ю. Определение сплошности клеевого соединения в древесном материале с помощью ультразвука // Системы. Методы. Технологии. 2017. №2 (34). С. 101-105. DOI: 10.18324/2077-5415-2017-2-101-105.Kolesnikova A.A. Study of wood properties using cores. Yoshkar-Ola: Mari State Technical University, 2002. 178 p. (In Russ.)Arriaga F., Osuna-Sequera C., Bobadilla I., Esteban M. Prediction of the mechanical properties of timber members in existing structures using the dynamic modulus of elasticity and visual grading parameters // Construction and Building Materials. 2022. Vol. 322, iss. 3. Art. no. 126512. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.126512.Lakatosh B.K. Wood flaw detection, Moscow: Lesnaya Promyshlennost, 1966. 183 p. (In Russ.)Baar J., Tippner J., Rademacher P. Prediction of mechanical properties – modulus of rupture and modulus of elasticity – of five tropical species by nondestructive methods // Maderas. Ciencia y tecnología. 2015. Vol. 17, no. 2. P. 239–252. DOI: 10.4067/S0718-221X2015005000023.Poluboyarinov O.I. Wood density. Moscow: Lesnaya Promyshlennost, 1976. 160 p. (In Russ.)Bucur V. Acoustics of wood. Berlin: Springer, 2006. 393 p. DOI: 10.1007/3-540-30594-7.Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods. BioResources, 2016, vol. 11, no. 1, pp. 503–518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.Tippner J., Hrivnák J., Kloiber M. Experimental evaluation of mechanical properties of softwood using acoustic methods // BioResources. 2016. Vol. 11, no. 1. P. 503– 518. DOI: 10.15376/biores.11.1.503-518.Ugolev B.N. Wood science with the basics of forest commodity science. 4th ed. Moscow: MSUL, 2007. 351 p. (In Russ.)Vázquez C., Gonçalves R., Bertoldo C., Baño V. Vega A., Crespo J., Guaita M. Determination of the mechanical properties of Castanea sativa Mill. using ultrasonic wave propagation and comparison with static compression and bending methods // Wood Science and Technology. 2015. Vol. 49. P. 607-622. DOI: 10.1007/s00226-015-0719-7.Vázquez C., Gonçalves R., Bertoldo C., Baño V. Vega A., Crespo J., Guaita M. Determination of the mechanical properties of Castanea sativa Mill. using ultrasonic wave propagation and comparison with static compression and bending methods. Wood Science and Technology, 2015, vol. 49, pp. 607-622. DOI: 10.1007/s00226-015-0719-7.Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The adjusted dynamic modulus of elasticity above the fiber saturation point in Taiwania plantation wood by ultrasonic-wave measurement // Holzforschung. 2003. Vol. 57. P. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.Wang S.-Y., Lin C.-J., Chiu C.-M. The adjusted dynamic modulus of elasticity above the fiber saturation point in Taiwania plantation wood by ultrasonic-wave measurement. Holzforschung, 2003, vol. 57, pp. 547–552. DOI: 10.1515/HF.2003.081.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.