紅外熱像技術(shù)原理與在建筑外墻檢測中的應(yīng)用分析

劉忠

摘 要 在建筑物結(jié)構(gòu)檢測工作中，外墻檢測始終是非常關(guān)鍵的一環(huán)，其中，通?？山柚t外熱像檢測技術(shù)開展檢測作業(yè)，不僅檢測效率較高，同時也能在充分利用陽光、風、雨水等自然條件的基礎(chǔ)上發(fā)揮較好的檢測效果。對此，本文針對紅外熱像檢測技術(shù)，在概述其基本原理和發(fā)展背景的基礎(chǔ)上結(jié)合建筑外墻檢測的必要性詳細從利用陽光、風、雨水進行檢測等三個方面指出了該技術(shù)的應(yīng)用技巧，旨在給予建筑外墻檢測人員一定的幫助和指導(dǎo)，為今后紅外熱像技術(shù)在建筑工程建筑中的高效運作提供一些幫助。

關(guān)鍵詞 紅外熱像檢測技術(shù);建筑外墻檢測;應(yīng)用技巧;檢測控制

1緒論

1.1 研究背景

從20世紀70年代至今，得力于現(xiàn)代建筑施工技術(shù)的不斷發(fā)展以及多種建筑檢測手段的推廣應(yīng)用，使得人們對于建筑質(zhì)量管理工作的要求越來越高。其中，針對建筑外墻結(jié)構(gòu)，早期建筑行業(yè)對于外墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求多以保溫性能為主，而由于近年來因建筑外墻結(jié)構(gòu)失穩(wěn)導(dǎo)致的建筑質(zhì)量事故頻繁發(fā)生，使得建筑領(lǐng)域?qū)τ诮ㄖ鈮z測的關(guān)注也愈發(fā)提高。在此背景下，針對常見建筑外墻質(zhì)量缺陷，可依照紅外熱像檢測技術(shù)判定故障位置，進而以此能夠方便施工人員快速就缺陷進行彌補，并最終保障建筑外墻的整體穩(wěn)定性[1]。

此外，除結(jié)構(gòu)支撐作用外，建筑外墻的功能也可以作為整個建筑的保溫結(jié)構(gòu)。根據(jù)調(diào)查研究表明，建筑外墻可以傳遞熱量到整個建筑體中，對供暖產(chǎn)生很好的效果，但在建筑工程設(shè)計中建筑外墻的材料選取不當，則會導(dǎo)致建筑外墻的保溫效果下降一個層次，這意味著就建筑外墻保溫隔熱性能進行提升，以降低其傳熱能耗損失，同樣是現(xiàn)階段建筑外墻結(jié)構(gòu)施工的主要目標。在此基礎(chǔ)上，包括墻體開裂、空鼓、滲水在內(nèi)的諸多問題均是造成建筑外墻保溫性能降低的主要原因，因此，需在建筑外墻存在缺陷后及時采取檢測技術(shù)判定缺陷位置，并施以最有效的處理手段，最終以此保障建筑外墻的基本保溫效果。

1.2 研究意義

（1）有利于提升建筑外墻的整體建設(shè)質(zhì)量。在建筑工程質(zhì)量缺陷檢測領(lǐng)域，紅外熱像檢測技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，同時在長期實踐應(yīng)用中，有關(guān)部門也已經(jīng)針對該技術(shù)制定了完善的檢測標準。因此，通過借助紅外熱像檢測技術(shù)就建筑外墻的缺陷問題進行檢測，一方面，能夠幫助檢測人員及時發(fā)現(xiàn)建筑外墻結(jié)構(gòu)潛在的缺陷隱患，另一方面，也能在精確確定缺陷位置的基礎(chǔ)上通過分析缺陷產(chǎn)生原因以總結(jié)建筑建設(shè)經(jīng)驗，并最終為建筑外墻施工人員從根本上保障施工質(zhì)量提供指導(dǎo)幫助。

（2）有利于確保建筑結(jié)構(gòu)的整體使用性能。針對大多數(shù)建筑工程，建筑外墻并非承擔著簡單的保溫作用，而是作為建筑物的主要承載結(jié)構(gòu)保障著建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。因此，通過引用紅外熱像檢測技術(shù)就建筑外墻進行檢測，檢測人員能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑外墻潛在的質(zhì)量隱患，尤其是對于空洞、鼓泡等問題的及時解決，一方面能，夠從根本上規(guī)避因外墻質(zhì)量隱患所致的建筑質(zhì)量事故，另一方面，也能最大化保障建筑使用者的使用安全，并以此促進建筑行業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

2紅外熱像檢測技術(shù)的應(yīng)用特點和基本原理

2.1 紅外熱像檢測技術(shù)的基本定義

紅外熱像檢測技術(shù)起源于二十世紀六十年代，經(jīng)過長時間的技術(shù)完善逐漸形成一種無損的紅外檢測技術(shù)。該技術(shù)手段主要是通過測定在某一頻段內(nèi)的輻射信號來感受檢測的具體條件，并且把紅外信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惾庋劭梢杂^察的圖形來確定建筑材料具體的溫度值，這就表明該種技術(shù)手段在很大程度上擺脫了人們對于不同溫度觀察層的視覺觀察盲區(qū)，從物理意義上真正觀測到物體本身的溫度狀態(tài)。

在此基礎(chǔ)上，紅外熱像檢測技術(shù)依賴觀察物體表面的輻射溫度來形成完整的檢測系統(tǒng)。其中，所謂的紅外線指的是波長處于0.75μm到1000μm之間的電磁波，且由于其對于大多數(shù)固體及液體物質(zhì)的穿透能力較差，因此可基于其輻射效果借助電視攝像機等觀測設(shè)施進行捕捉，最終形成以熱紅外線為基礎(chǔ)的熱圖。

2.2 紅外熱像檢測技術(shù)的基本原理

在自然環(huán)境下，某一物體的表面溫度如果超越了絕對零度，那么就會發(fā)散出一定量的電磁波，如果物體的溫度在環(huán)境的影響下逐漸發(fā)生變化，那么其發(fā)散的電磁波也會變化，具體體現(xiàn)在波長和強度的改變上，因此，人們可以通過測定物體發(fā)散的電磁波來確定物體溫度[2]。最終，在構(gòu)成人類可分辨輻射圖像的基礎(chǔ)上，使檢測人員對物體結(jié)構(gòu)特性具有較深的了解。此外，紅外熱像檢測技術(shù)的主要原理可見圖一。其中，被測目標輻射出紅外線后，經(jīng)由光學系統(tǒng)進行捕捉分析，在信號處理電路及補償電路的共同作用下將紅外線信號轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暬碾娦盘?，進而于顯示器中形成完整而精確的紅外線數(shù)據(jù)，并最終幫助檢測人們正確判定物體溫度狀態(tài)。

2.3 紅外熱像檢測技術(shù)特征

紅外熱像檢測技術(shù)可以在不接觸物體的情況下，測定物體的準確溫度及變化范圍，能夠快速感知物體溫度在一定取件內(nèi)的變化，最高檢測精度能夠達到0.02℃，同時，其檢測范圍相對較廣，可以就-50℃到2000℃內(nèi)的溫度進行精準檢測。除此之外，紅外熱像檢測技術(shù)還具有以下特點：

首先，由于紅外熱像檢測技術(shù)無須接觸物體便能夠發(fā)揮檢測效果，因此，在無損檢測領(lǐng)域一直有著非常廣泛的應(yīng)用，其中，依托于該技術(shù)的遠距離測量特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場待測物體的全方位測量，這意味著該技術(shù)在建筑測量領(lǐng)域有著較為突出的應(yīng)用價值，能夠滿足建筑外墻測量的基本作業(yè)需求;其次，紅外熱像檢測技術(shù)的應(yīng)用價值并非局限于單一的溫度測量，而是能夠?qū)崿F(xiàn)對物體變化規(guī)律，尤其是質(zhì)量變化特征的實時檢測，針對建筑物缺陷測量領(lǐng)域，該技術(shù)能夠精確反映建筑物的缺陷特點，并可以在測量人員的充足專業(yè)知識和測量經(jīng)驗支持下，確定建筑物缺陷的類型和特點，進而以此為檢測人員采取相關(guān)措施提供充足的數(shù)據(jù)幫助;最后，得力于現(xiàn)代計算機技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，紅外熱像檢測技術(shù)因其較強的兼容性而使得將其與其他技術(shù)進行融合成為了現(xiàn)實，在此基礎(chǔ)上，檢測人員可以紅外熱像檢測技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建完整的缺陷檢測系統(tǒng)，并借助信息系統(tǒng)的搭建實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、計算機處理、幾何分析等多種功能，最終以此改善檢測工作的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。

3紅外圖像特性分析

從本質(zhì)上來看，紅外圖像的根本作用在于反映檢測目標溫度場與環(huán)境紅外輻射場的空間分布規(guī)律，且其圖像亮度分布多與檢測物體的溫度和紅外線發(fā)射率有關(guān)。其中，如果被測量物體的表面受到損壞或者其本身存在一些問題，物體的測定熱量值也會發(fā)生一定的改變，所以測量的物體溫度會在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生變化，進而在檢測人員比較分析的基礎(chǔ)上判定精確的缺陷位置。

但從目前紅外熱像檢測技術(shù)的應(yīng)用我們可以看出，由于包括風、光照在內(nèi)的諸多因素均會對材料的導(dǎo)熱性能造成一定影響，因此除了應(yīng)盡可能規(guī)避不必要的誤差外，還可充分借助這些影響因素來增加測量目標與環(huán)境背景間的溫度差異，進而達到突出目標的目的。

4紅外熱像檢測技術(shù)的應(yīng)用技巧

（1）利用日照形成溫差。針對不同日照環(huán)境給紅外熱像檢測技術(shù)應(yīng)用效果帶來的不同影響，可結(jié)合其影響規(guī)律合理使用日照形成溫差以滿足實際的檢測需求。一方面，針對已經(jīng)完工的外墻修補區(qū)域，由于過高的溫度會對建筑外墻材料的溫度檢測產(chǎn)生影響，因此，盡量采取春秋兩季早上檢測的方式對建筑外墻材料進行檢測。進而在確保溫差形成的基礎(chǔ)上避免產(chǎn)生較強擴散性的檢測特性;另一方面，結(jié)合建筑外墻材料的抽樣檢測，來確定建筑外墻材料在不同熱量范圍內(nèi)會發(fā)生變化的熱量值效應(yīng)，因此，借助設(shè)置目標體與環(huán)境背景間的顯著反差以突出溫差效果，最終，幫助檢測人員找尋外墻結(jié)構(gòu)的小尺寸缺陷[3]。

（2）利用雨水輔助檢查。在針對建筑外墻涂料大面積脫落等問題進行檢測時，選用雨后晴天就紅外熱像檢測技術(shù)進行輔助應(yīng)用，其中，通過長時期日照并采集紅外熱像后發(fā)現(xiàn)，涂料脫落的原因與雨水的滲透有著直接關(guān)系。

（3）利用風的散熱效果。通常來說，檢測物體溫度差的形成與物體的材料特質(zhì)有著直接關(guān)系，且比容大的材料往往會具有較低的散熱效果，因此，在針對常見無日照背陰建筑進行檢測時，考慮到無法借助日照形成溫差，可借助風的作用提升被測建筑的散熱效果，進而確保紅外檢測的檢測精度。

5結(jié)束語

綜上所述，針對紅外熱像檢測技術(shù)，其以精確性高、適用范圍廣、實用性好等諸多特點已經(jīng)得到了建筑檢測領(lǐng)域和無損檢測技術(shù)領(lǐng)域的重視和關(guān)注，而在實際針對建筑外墻應(yīng)用紅外熱像檢測技術(shù)時，認真結(jié)合建筑外墻材料本身的特點進行分析，在光、水、空氣等因素的影響下找到最合適的檢測方法，進而在獲取精確檢測效果的過程中，實現(xiàn)檢測水平的進一步提高。希望本文的以上內(nèi)容能夠為相關(guān)工作者提供幫助，從而促進我國建筑外墻檢測水平的進一步提升。

參考文獻

[1] 曹曦艷.紅外熱成像技術(shù)在建筑工程無損檢測方面的應(yīng)用探索[J].中國設(shè)備工程，2020（4）：131-132.

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

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