紅外熱像無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在建筑工程檢測(cè)中的應(yīng)用

黃昌仲

摘 要：本文簡(jiǎn)要闡述了紅外熱像技術(shù)原理，在此基礎(chǔ)上，探討了紅外熱像技術(shù)在建筑工程檢測(cè)中的應(yīng)用，并對(duì)其檢測(cè)影響因素進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：紅外熱像;無(wú)損檢測(cè);建筑工程檢測(cè)

隨著我國(guó)建筑工程領(lǐng)域的不斷發(fā)展，建筑工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)也不斷進(jìn)步。與傳統(tǒng)的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)相較，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)由于在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、外觀等沒(méi)有損傷，在建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。紅外熱像技術(shù)是近年來(lái)新興的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在建筑節(jié)能檢測(cè)、外墻飾面磚粘結(jié)質(zhì)量檢測(cè)、混凝土表面缺陷檢測(cè)等方面具有良好的檢測(cè)效果，應(yīng)用前景十分廣闊。本文就紅外熱像技術(shù)在建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行一些探討，以期能夠?qū)υ摷夹g(shù)在建筑工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供一些參考。

1 紅外熱像技術(shù)原理

自然界中任何高于絕對(duì)溫度（-273℃）的物體，都向外連續(xù)發(fā)射紅外線，但不同物體的表面溫度和輻射量均不同，紅外無(wú)損檢測(cè)就是測(cè)量通過(guò)物體的熱量和熱流來(lái)鑒定該物體質(zhì)量的一種方法，紅外熱像的理論基于熱輻射定律和熱傳導(dǎo)微分方程，材料的導(dǎo)熱系數(shù)、密度和比熱不同，使物體表面的溫度和輻射率不同，從而影響紅外輻射的數(shù)量，并形成各種不同特征的紅外熱像圖。利用紅外熱像儀將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，成像裝置的輸出信號(hào)就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖，運(yùn)這一方法，便能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)距離熱狀態(tài)成像和測(cè)溫，并對(duì)被測(cè)物體的狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。

2 紅外熱像技術(shù)在建筑工程檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1建筑節(jié)能檢測(cè)

目前，國(guó)內(nèi)外評(píng)價(jià)建筑節(jié)能是否達(dá)標(biāo)，大多采用建筑熱工法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。建筑熱工法現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)中關(guān)鍵的指標(biāo)是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，在一維穩(wěn)態(tài)傳熱條件下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)可以用下式表達(dá)：

式中：R0為圍護(hù)結(jié)構(gòu)總熱阻，（m2·℃）/w;

Rw為圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面換熱阻，（m2·℃）/w。按照《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50176—1993）的規(guī)定取值;

ti為室內(nèi)空氣溫度為，℃;

to為室外空氣溫度，℃;

two為圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面溫度，℃;

通過(guò)紅外熱像技術(shù)即可獲得圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面溫度two，再由公式計(jì)算確定傳熱系數(shù)K，參照《采暖居住建筑節(jié)能檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》（JFJ132-2001）即可知該建筑是否達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

2.2外墻飾面磚粘結(jié)質(zhì)量檢測(cè)

當(dāng)建筑外表面的溫度比結(jié)構(gòu)材料的溫度高時(shí)，熱量會(huì)由外墻飾面?zhèn)鬟f給結(jié)構(gòu)墻體材料。當(dāng)外墻飾面的溫度比結(jié)構(gòu)材料的溫度低時(shí)，熱量則會(huì)反向傳遞。若外墻飾面粘貼質(zhì)量不良產(chǎn)生空鼓，則在其空鼓的位置就會(huì)形成很薄的空氣層。由于密閉的空氣具有很好的隔熱性，因此有空鼓的外墻磚在日照或室外溫度發(fā)生變化時(shí)，外墻表面與結(jié)構(gòu)墻體材料之間的熱傳遞就非常少，空鼓部位的溫度就會(huì)比正常墻體的溫度變化大，即當(dāng)室外溫度升高時(shí)，空鼓部位溫度比正常部位的溫度要高，形成熱區(qū)域;當(dāng)室外溫度降低時(shí)，空鼓部位的溫度會(huì)比正常部位的溫度低，形成冷區(qū)域。此時(shí)，紅外熱像圖片上反映的顏色非單一均勻，產(chǎn)生溫度梯度，就可以直觀地看到異常區(qū)在實(shí)際墻體的位置。

2.3混凝土表面缺陷檢測(cè)

當(dāng)混凝土材料結(jié)構(gòu)存在某種缺陷時(shí)，由于缺陷類(lèi)型形態(tài)及分布不同造成材料導(dǎo)熱系數(shù)、比熱性能的局部變化而影響紅外輻射量，直接導(dǎo)致表面溫度變化，使熱像圖上出現(xiàn)溫差等異樣.當(dāng)有缺陷的混凝土受到太陽(yáng)輻射或溫度升高時(shí)，由于缺陷的存在，大量的空氣混入，與密實(shí)部位相比，熱流的傳人受到阻礙，造成表面溫度升高.會(huì)在紅外熱像上出現(xiàn)“熱斑”，其范圍和程度反映了該部位的缺陷程度及范圍;反之，在沒(méi)有太陽(yáng)輻射或夜晚時(shí)，其溫度要低于正常部位的溫度，此時(shí)用紅外熱像儀記錄混凝土試件表面溫度場(chǎng)的分布，即可達(dá)到檢測(cè)的目的。

2.4屋面、墻體的滲漏、受潮檢測(cè)

屋面、墻體的滲漏、受潮會(huì)直接損及房屋的正常使用，污損室內(nèi)裝飾，影響美觀舒適。如果長(zhǎng)期滲漏、受潮還會(huì)腐蝕房屋的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，危及房屋的使用安全，從而縮短房屋的使用壽命。因此，及時(shí)發(fā)現(xiàn)屋面滲漏、受潮位置具有普遍意義。

3 紅外熱像檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用的影響因素

3.1表面發(fā)射率的影響

由斯蒂芬-波爾茲曼定律可知，物體的紅外輻射功率除了與物體表面溫度有關(guān)外，還與物體的輻射率有關(guān)，不同物質(zhì)的輻射率是不同的，并隨物體的表面狀況而變，不同的溫度和不同的波長(zhǎng)有不同的值.實(shí)踐證明，物體的輻射率對(duì)波長(zhǎng)最敏感，其次是被測(cè)物體的表面狀態(tài)，再次是溫度，根據(jù)這個(gè)次序選擇與儀器測(cè)量范圍相適應(yīng)的紅外測(cè)溫儀器類(lèi)型及參數(shù)，在使用中對(duì)被測(cè)物體的輻射率設(shè)定盡量準(zhǔn)確。

3.2大氣吸收的影響

紅外輻射在大氣中傳播時(shí)總要受到氣體的吸收，懸浮微粒的散射以及大氣某些特性劇烈變化的影響.紅外輻射通過(guò)大氣所導(dǎo)致的衰減，主要是因?yàn)榇髿夥肿拥奈?、散射，以及云、霧、雨、雪等微粒的散射作用所造成的.大氣吸收程度雖空氣濕度而變化.被測(cè)物體的距離越遠(yuǎn)，大氣透射對(duì)溫度測(cè)量的影響就越大.因此，在室外進(jìn)行紅外測(cè)溫診斷時(shí)，應(yīng)在天氣晴朗，空氣濕度低于75%的環(huán)境下進(jìn)行，否則應(yīng)進(jìn)行大氣模式補(bǔ)償以降低測(cè)量誤差，才能取得好的檢測(cè)結(jié)果。

3.3背景輻射的影響

在對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行紅外檢測(cè)時(shí)，除了目標(biāo)本身的紅外輻射，還存在目標(biāo)對(duì)太陽(yáng)和環(huán)境的反射，以及設(shè)備其他部位、周?chē)h(huán)境的輻射，兩個(gè)物體必定進(jìn)行直接的紅外輻射傳遞。除此之外，還會(huì)有兩個(gè)物體之間通過(guò)另一物體的反射作用而引起的輻射間接傳遞。除去檢測(cè)設(shè)備本身，產(chǎn)生輻射的還可以是天空、大氣、大地或操作人員等，以上所述的各種情景交錯(cuò)并存，就構(gòu)成了背景輻射。

4 結(jié)束語(yǔ)

紅外熱像技術(shù)使用紅外熱像儀攝取被測(cè)物體表面的溫度場(chǎng)，再轉(zhuǎn)化為圖像信號(hào)，相比于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，具有非接觸、遠(yuǎn)距離、實(shí)時(shí)、快速、全場(chǎng)測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，可把檢測(cè)到的物體表面溫度分布情況作為圖像進(jìn)行分析處理，熱圖像直接可視，在建筑工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]饒悅.紅外熱像技術(shù)在房屋滲漏檢測(cè)中的應(yīng)用[J].建材與裝飾，2019（12）：59-60.

[2]利用紅外熱像儀進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[N].世界金屬導(dǎo)報(bào)，2019-04-16（B06）.

[3]譚學(xué)生.基于紅外熱像技術(shù)的建筑外墻熱工性能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)[J].建材與裝飾，2019（10）：210-211.