基于紅外熱成像儀分析石質(zhì)文物的風(fēng)化等級

浙江水利水電學(xué)院，浙江杭州 310018

中華民族悠長的歷史長河中，誕生了眾多文物古跡。其中，石質(zhì)文物憑借其自身的特性得以長久流傳下來。浙江省內(nèi)存在許多歷史悠久的凝灰?guī)r石質(zhì)類文物。這些石質(zhì)類文物在誕生之初就飽受自然界的侵蝕，特別是現(xiàn)代，隨著經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，工業(yè)區(qū)在城市之中廣泛存在，使得大多數(shù)石質(zhì)文物受到化學(xué)腐蝕，表面斑駁不全，若再不采取適宜有效的保護措施，將造成無法彌補的損失。

1 研究前景

本文所述的對石質(zhì)文物展開便捷有效的檢測以及盡快得出文物的風(fēng)化程度是一個新的研究領(lǐng)域，隨著文物保護新型理念的產(chǎn)生和保護意識的增強，文物保護研究人員加大了對新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，其中一個發(fā)展方向就是石質(zhì)類文物的風(fēng)化等級判定。之前，我們由于技術(shù)和保護意識薄弱，導(dǎo)致大量石質(zhì)文物付之一炬，令人惋惜。所以發(fā)展新技術(shù)在一定程度下能夠減少文物損耗，更好保護中華民族文化遺產(chǎn)。

從風(fēng)化原理上來講，凝灰?guī)r石風(fēng)化是個及其復(fù)雜多變的過程，不僅存在物理風(fēng)化，還有生物風(fēng)化，化學(xué)分化。當(dāng)我們采用紅外熱成像儀進行檢測時，開始需要詳細了解探測的石質(zhì)文物周邊自然環(huán)境情況，諸如空氣成分，濕度、溫度變化、水文地質(zhì)等等；其次我們再考慮所使用的儀器對檢測結(jié)果的影響比如說拍攝角度距離和儀器系統(tǒng)誤差。乃至于操作儀器的人對儀器使用和對測量時機的把握的也是影響因素之一。綜上，怎么能綜合分析影響因素，提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確率是合理選擇修復(fù)方法的首要前提。

2 紅外熱成像儀檢測影響因素

經(jīng)過討論分析和一定的實驗數(shù)據(jù)支撐，我們選擇了儀器精度，拍攝距離，濕度，風(fēng)速，二氧化碳濃度，溫度，主觀行為等作為檢測正確與否的評測依據(jù)。

該凝灰?guī)r石質(zhì)文物紅外熱成像檢測效果干擾因素分析的綜合評價結(jié)果表明凝灰?guī)r石質(zhì)文物修復(fù)效果的評估效果的的綜合效益分析的重要程度為：風(fēng)速 <儀器精度 <二氧化碳濃度 <客觀要求 = 拍攝距離 <濕度 <主觀要求 <溫度。

表一 紅外熱成像檢測效果干擾因素分析表

3 基于紅外的風(fēng)化評估模型

本次擬通過紅外熱成像的圖片采集，分析圖像的內(nèi)部缺陷，粉化脫落以及裂縫處的溫度與周圍未風(fēng)化的溫度差來初步對檢測的文物進行風(fēng)化等級的分類，擬將凝灰?guī)r石質(zhì)文物的風(fēng)化硬度分成 5 個等級。

未風(fēng)化硬度：正常巖石的硬度

微風(fēng)化硬度：僅節(jié)理面有渲染或略有變色，有少量風(fēng)化裂隙

中等風(fēng)化硬度：結(jié)構(gòu)部分破壞，沿節(jié)理面有次生礦物，有風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，干鉆不易鉆進

強風(fēng)化硬度：結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不易鉆進

全風(fēng)化硬度：結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辨認，有殘余結(jié)構(gòu)強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進

搜集數(shù)據(jù)（在同一室溫下）：

表二 在同一室溫下巖石硬度與溫度差關(guān)系表

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)的對凝灰?guī)r石質(zhì)文物風(fēng)化等級的測定相比，我們采用了紅外熱像技術(shù)。紅外熱像技術(shù)是新興的一種無損檢測技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，它有著非接觸、檢測精度高、響應(yīng)快等優(yōu)點。但由于紅外檢測技術(shù)在國內(nèi)的起步較晚，相比于其它國家仍然有許多不足。特別是在凝灰?guī)r石質(zhì)文物檢測的結(jié)合中應(yīng)用不多。并且使用紅外熱像技術(shù)時，我們進行了前期預(yù)測，分析了紅外熱象在各種環(huán)境中存在的誤差，進行了定量分析，使得當(dāng)前環(huán)境下的數(shù)據(jù)能夠盡量準(zhǔn)確。