紅外熱像技術及其在建筑工程無損檢測中的應用研究

王紅艷

（河間市順達建設工程質(zhì)量檢測有限公司，河北 河間 062450）

引言

無損檢測具有非破壞檢測的優(yōu)勢，所以在建筑工程中經(jīng)常被用到，近幾年也得到了飛速的發(fā)展，紅外熱像技術是無損檢測中最新的一種檢測方式，也是近幾年剛剛發(fā)展起來，所以在建筑工程中應用的比較晚，目前紅外熱像技術在不斷地完善，包括所用的檢測儀器的設備也在不斷地完善，在當下的時代隨著電子智能化儀器與計算機軟件數(shù)據(jù)處理技術的有效結合，讓紅外熱像技術在建筑工程中的應用越來越廣泛，紅外熱像技術在無損檢測中是新的技術，需要對該技術進行不斷探索和研究，使紅外熱像技術有更長遠的發(fā)展。

一、紅外熱像檢測技術

（一）紅外線檢測技術概述

1.紅外熱像技術主要是利用紅外熱像儀對需要檢測物體的每個部位發(fā)出的紅外線能量進行檢測，并且根據(jù)物體表面溫度場分布狀況所形成的熱像圖，對材料以及內(nèi)部的結構和粘結部位等存在的缺陷可以做到直觀的檢測，紅外熱像技術是一種無接觸的無損檢測技術，可對將被測物進行上下、左右連續(xù)的掃描，全程做到無接觸，該項技術又被稱之為紅外掃描測試技術。

2.基于被測物對紅外線持續(xù)輻射的物理現(xiàn)象被稱之為紅外熱像檢測技術，并且該項技術不會把被檢測的物體損壞，屬于無接觸的檢測技術，近年來，在無損檢測技術中紅外熱像技術可稱之為重要檢測技術術之一，該技術在對不同溫度場以及大視域中可以做到快速的掃描以及遙感檢測的功能，紅外熱像技術無論是在功能上還是效果上給現(xiàn)有的無損檢測技術有著互補的作用。

（二）紅外熱像檢測技術的特點

從理論上講，紅外探測器的焦距可以從20厘米到無窮遠，所以他比較適合用在無接觸且范圍較廣的大面積的無損檢測；紅外線是探測器主要感應的，當要檢測的物體的溫度在絕對的零度以上，那么紅外熱像檢測儀就不管是在白天還是黑夜都可以正常的做檢測，紅外熱像儀的探測范圍非常廣，50-2000℃是它測量溫度的范圍，紅外熱像儀檢測溫度變化的精度非常高，它對溫度的分辨率可高達0.1℃；它的攝像速度是1．---30幀／s，所以它也經(jīng)常對動態(tài)目標的溫度變化做跟蹤檢測以及常規(guī)的檢測，所以也把該檢測儀稱之為溫度示跟儀。

（三）紅外熱像技術檢測的方式

在對建筑物進行檢測時，由于被檢測物的溫度不一樣，紅外熱像技術將分為被動與主動兩種檢測方式對目標進行檢測。

1.紅外熱像被動檢測方式；當需要被檢測的物體存在一定溫度差時，首先需要跟周圍的環(huán)境比對，然后在采用紅外熱像檢測技術，就能夠清晰地知道結果，這種被動的檢測方式不需要外部熱源，不用給被檢測的物體進行加熱。

2.紅外熱像主動檢測方式，內(nèi)部傳熱時，內(nèi)部進行熱傳導時，首先需要將待檢測的物體進行加熱，將待檢測物體的熱平衡做干擾，然后進行紅外熱像檢測，溫度差是由被測物體內(nèi)部條件所決定的，當被檢測對象出現(xiàn)問題時，會將熱能隔離，起不到傳到的作用；在經(jīng)歷一段時間的沉積之后，在用紅外熱像檢測時，會再次出現(xiàn)異常現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是由于被測物體在大小方面存在缺陷，同時在位置及物理性質(zhì)上也有一定的缺陷存在，從而引起的熱流變化；近幾年，紅外熱像檢測技術主要采用主動探測方法，得到了廣泛推廣；通過分析紅外熱像檢測結果，可以快速判斷出缺陷所在。

二、紅外熱像檢測技術存在的問題

（一）待檢測物體的內(nèi)部條件很難確定

紅外熱像檢測儀可以將被測物體的表面狀態(tài)直接的反應出來，當面對這些大型的且有比較復雜的熱力設備時，雖然用某種分析方法可以推斷出物體的某些條件，但是目前從現(xiàn)有的技術水平來看，遠遠的滿足不了檢測的需求，而且在滲漏檢測中，仍然存在不少的問題，為了彌補檢測中出現(xiàn)的不足，在需要的時候，可以用常規(guī)的檢測方法來輔助，主要的目的是為了讓滲漏檢測更細致，從而保證檢測的結果更加準確。

（二）具體的溫度值很難確定

紅外熱像檢測技術能夠檢測出不同的溫度差，并且還了可以了解到物體的變化情況，從而保證得出檢測結果的準確性，然而，在對物體溫差檢測中，存在著不同的因素，導致無法達到預期效果，因為紅外輻射的準確度與被測物體表面的溫度差有關，還涉及其他相關因素，在檢測中要想使結果精確，需要將物體表面的溫差問題解決清楚，否則在檢測時同樣還會出現(xiàn)問題。

三、紅外熱線技術在建筑工程無損檢測技術中的應用

（一）紅外熱像檢測和測試

在建筑物檢測中，內(nèi)部氣密性、隔熱層等缺陷將嚴重影響檢測的準確性，內(nèi)部空氣不流通，濕氣滲入，都會對居住的舒適和節(jié)能帶來不利影響，要解決這個問題，首先要確認問題存在，然后分析其原因和后果，最后采取有效的措施，然而，常規(guī)的檢測與評價測評方法效果并不理想，它們只能檢測建筑物表面以及較為明顯的缺陷，像一些隱藏較大區(qū)域的缺陷和病害的檢測還不夠明顯，而紅外成像檢測是目前技術比較先進且環(huán)保系數(shù)最高對建筑物無損傷的檢測技術，不管是什么材料都有無法避免的缺陷，當材料出現(xiàn)熱損失以及熱橋和滲漏，包括材料內(nèi)部出現(xiàn)受潮現(xiàn)象都會導致表面熱量分配不均。通過紅外熱像檢測技術，呈現(xiàn)出來的熱像圖就會有異常的情況出現(xiàn)，根據(jù)熱像圖的圖像進行分析，對結果及時做出判斷，就可以有效的找到解決問題的方法，當然這項技術對紅外熱像的技術人員有嚴格的要求，并且還要透徹的了解建筑的結構。

（二）保溫性的檢測

當屋外和屋內(nèi)的室溫出現(xiàn)10℃的差別時，其表明房間的保溫性能不太好，在熱像圖中表現(xiàn)得較為明顯，一般而言，保溫性的檢測都是在室內(nèi)進行的，主要原因是因為室內(nèi)的干擾比較少，不會存在有太大的太陽輻射。對保溫材料以及建筑細節(jié)的確定，還有就是保溫的材料是如何安裝的，對檢測工作來說都是非常重要的，在判斷建筑節(jié)能不好的情況時，通常是根據(jù)建筑的環(huán)境以及建筑中準確的細節(jié)來進行判斷的，保溫材料的不同其熱像圖也會不同，保溫材料安裝不恰當時也會影響檢測的結果，所獲得的熱像圖會受多方面因素的影響，攝像時，不管是白天還是黃昏，都要考慮到太陽輻射帶來的影響，這將會給暴露的墻體所帶來6~8小時的影響，常常導致熱量傳遞的反向流動，造成不真實的熱像圖像，并進行錯誤分析。同時還要考慮風向的影響，它能迅速消除不同表面的溫度差異。

（三）滲漏與受潮的檢測

當屋面以及墻體出現(xiàn)滲漏和受潮時，對房屋的正常使用有很大的影響，如果房屋以及墻體長期處在滲漏以及受潮的狀態(tài)，會造成房屋的結構件出現(xiàn)腐蝕情況，使房屋出現(xiàn)安全問題，同時還會降低房屋的使用壽命，所以對于滲漏以及受潮的部位要及時發(fā)現(xiàn)，用常規(guī)的檢測方法是很難及時發(fā)現(xiàn)屋面滲漏以及受潮位置的，因此需要運用紅外熱像檢測技術，便可以清楚地找到滲漏以及受潮位置，因為材料受潮后，其熱容量及導熱系將會增大，再加上空氣溫度與太陽輻射產(chǎn)生變化時，在干燥以及受潮材料周圍會出現(xiàn)比較明顯得溫差，在紅外熱像圖上這種溫差會以不同顏色的方式出現(xiàn)，從而根據(jù)熱像圖上的溫度分布來判斷滲漏的部位。

（四）空鼓和剝落檢測

外墻溫度高于墻體時，這個熱度就會通過外墻表面的傳給墻體，外部溫度降低，熱量由墻體傳到外墻。如果外墻存在剝落或空鼓的現(xiàn)象時，那么熱傳導在有缺陷的地方會變小，所以太陽或熱空氣會使外墻表面溫度升高，在正常外墻體的溫度有小于空鼓或有剝落的溫度，反之，當氣溫下降或者光照慢慢降低時，那么外墻表面的溫度也會隨之下降，而正常外墻的溫度要高于空鼓和剝落部位的溫度，要想迅速發(fā)現(xiàn)外墻空鼓或者剝落的部位，需要采用紅外熱像檢測技術，與傳統(tǒng)的手工方法相比，紅外熱像儀不需支架，并且可大面積拍攝，全部檢測均可記錄再現(xiàn)，其檢測出的結果較為客觀，且效率比較高，并且紅外熱像圖能準確并清楚地分辨損傷的范圍和程度。

（五）裂縫檢測

砌墻裂縫可能是由于建筑結構的移動所造成的，也有可能是因為使用的水泥混凝土材料不合格所導致的砌墻裂縫問題，當結構遭到破壞時又遇到下雨的天氣會有雨水滲入進來，會使麻煩進一步的擴大，在對其進行檢測時如果采用常規(guī)檢測手段很難被發(fā)現(xiàn)這種隱蔽缺陷，所以只有采用紅外熱像檢測技術才可以迅速清晰的顯示出這些缺陷，在檢測時可以用黑白的模式，因為人們對于黑白的分辨能力是最強的，所以在某些時候采用黑白模式會更好。

（六）建筑氣密性檢測

在建筑工程中如果門窗安裝不當，那么在冬季就出現(xiàn)冷風倒流以及暖氣漏出的情況，使供熱系統(tǒng)負荷增加，且導致運行費用增加，這都是建筑氣密性出現(xiàn)缺陷引起的，要想快速地找到氣密性缺陷的位置，就需要用到紅外熱像檢測技術，要想快速找到滲漏點，需要根據(jù)加壓試驗對門窗以及管道這些的關鍵部門進行排查，找出位置存在問題的區(qū)域，從而做進一步的補救。

（七）災損檢測

在經(jīng)歷了地震或者某種災害的情況下，其建筑物往往都會普遍受到破壞，只是它的破壞程度不一樣，有的破壞程度還算良好，也有的是輕微的損害以及中度的損害，但是也有比較嚴重的損害甚至到了完全破壞的程度，這些只是不太清楚的表達，令人難以判斷，可以將縫隙的寬度作為判斷的標準，根據(jù)這些比較細小的裂紋以及輕微的比較明顯的又或者是嚴重的裂紋，通過紅外熱像檢測技術對這些裂紋以及對風險較高的建筑物進行檢測，具有很大的優(yōu)勢和效果，該技術能夠準確快速地檢測，使人們在安全上得到了保障，同時該項技術還有很多的可能性其發(fā)展前景非常可觀。

（八）在建筑節(jié)能檢測中的應用

目前我國對建筑節(jié)能的要求在不斷提高，所以應重視對建筑節(jié)能的檢測，關于檢測建筑圍護結構的傳熱系數(shù)，建筑熱工法現(xiàn)場測量是目前在國內(nèi)大多數(shù)地區(qū)采用的檢測方式，而紅外熱像技術只是對圍護結構傳熱缺陷的檢測，從而對建筑物的保溫性能做綜合的評價，研究人員將保溫隔熱外墻體系拍攝成紅外熱像圖片，紅外熱像圖上出現(xiàn)溫度異常的區(qū)域就是外墻上的保溫缺陷，根據(jù)圖上統(tǒng)計的外墻保溫缺陷，可以對保溫性能做整體的評價，在對紅外熱像節(jié)能檢測技術的研究方面我國處于剛剛起步的階段，目前在建筑物的紅外熱像圖中還沒有一個明確的指標可以進行節(jié)能定量評價。

四、結語

紅外熱像技術已成功地應用于建筑工程缺陷檢測中，紅外熱像檢測技術是建筑預維護中最有效的檢測手段，由于技術的不斷發(fā)展，讓我們對紅外熱像技術有了新的認識，在無損檢測中應加大對紅外熱像技術的研究，完善該項技術使之越來越成熟，從而更好地應用在建筑工程中，紅外熱像技術有很大的發(fā)展前景，是值得人們?nèi)ヌ剿鞯摹?/p>