红外热像检测技术在土木工程中的应用

陈颖杰（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰，024005）



红外热像检测技术在土木工程中的应用

陈颖杰
（内蒙古交通职业技术学院，内蒙古赤峰，024005）

摘 要：目前，对于已经建成的高层建筑、水坝、混凝土桥梁、高架道路的安全评估，寻找隔热不良区域和霉变区域，提高建筑质量、快速检测建筑物、查找渗漏点、路面下隐患潜伏等方面，红外线成像仪的价格比较高昂，但减少了劳动量和对建筑物、结构进行的动态或静态的支付以及短期或者长期的质量检测，带来了长久的经济效用。

关键词：红外热像；土木工程检测；建筑应用

引言

红外热成像是一门获取和分析来自非接触热成像装置的热信息的科学技术［1］。热成像技术意味着“热量写入”，因此，热成像技术生成的图片被称作“温度记录图”或“热图”。红外热成像测量的优势：非接触遥感监测，红外热像仪不用接触被测物，可以直观的、安全的找到发热点；可以比较同一区域的物体温度和两点间的温差；实时快速扫描移动或静止目标，可以实现实时传输到电脑进行监控分析。

1 红外热像仪原理与简介

红外热像仪是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的不可见红外能量转变为可见的热图像。热图像上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。用亮表示温度高，暗表示温度低，或用暖色和冷色表示温度高低。红外热像仪是以红外热辐射为原理研制的红外检测设备。

红外热像仪是可将不可见的红外辐射转换成可见图像，如图1所示。物体的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。

图1 红外热像仪转换图像原理示意图

红外热像仪具有的优点如下：

（1）利用红外线热像仪所显示出的图像，非常直观和快捷，让检测者在同一时间和同一环境下得到一块组件上不同电池块的温度，容易找出问题所在；

（2）红外线热像仪操作方便，不需要接触被测量的物体或者设备，可以使设备本身的温度场不受干扰；

（3）红外线热像仪成像的反应速度非常快，小于一秒，非常的快捷方便；

（4）用户采用热像仪FLIR画中画及热叠加技术，除了可以拍摄到物体的红外图像，同时可以拍摄到一幅可见光照片，并将其融合在一起，能够让用户在第一时间识别和定位故障。

2 红外热像仪检测的应用

裂缝。由于建筑结构运动、或者使用了不合格的水泥混凝土材料都可能引起的砌墙体裂缝，往往会造成结构破坏，有时会导致雨水渗入从而引起更大的麻烦，这些隐藏的缺陷很难通过常规的检测方法成功的发现。通过红外可以快速清楚的显示。值得注意的是，由于人眼对于黑白色的分辨能力最高，有些时候采用黑白的模式，可以更好的效果［2］。

粘贴饰面。贴饰面由于粘贴不良，容易造成渗水甚至剥落。粘贴饰面掉下来砸中汽车或者行人的时间偶有发生，往往造成严重的经济和社会危害。如何解决粘贴饰面剥落问题已经成为许多检测单位和管理机构的难题。因为这种问题在事故发生之前，往往没有什么征兆。然而这些缺陷往往逃不过红外热像仪的“眼睛”。

热桥。热桥是建筑结构中由于传热系数较大而引起的热传导路径，如墙内的金属、混凝土或钢筋混凝土的梁、柱、板和肋，预制保温中的肋条，外保温墙体中为固定保温板加设的金属锚固件、内保温层中设置的龙骨、门窗框等等。

对流热损失。密封连接不良会造成泄漏，气密内衬层安装不当或损坏往往会出现规律性缺陷。泄漏路径比较复杂，没有红外成像仪很难发现。

受潮。受潮恐怕是影响建筑整体性最为严重的因素之一。气态时是空气和建筑材料中必要且有用的组成部分，然而一旦形成液体或者固态，将产生不少麻烦。砖和混凝土中未粘合好的区域往往会造成砖墙体中的积水和气体泄漏。使用不合格的混凝土也会造成雨水的渗入。

3 红外热像仪的应用实例［3，4］

（1）大型建筑物全景分析

使用红外热像仪对大型建筑物进行拍摄时，由于拍摄空间的限制，只能局部进行拍摄。红外热像仪全新的图像拼接功能，使用全景拼接助手可将几幅图片拼接为一幅全景热图，且不影响任意图片的清晰度及拍摄数据。可对整个建筑物进行全景分析，易于发现热缺陷。

（2）建筑气密性检测

简单来说，如果建筑门窗没有正确安装，在冬天则会导致冷风倒灌，暖气泄漏的情况发生，由此则会产生采暖系统负荷升高，运行成本增加，这种问题称之为“建筑气密性”缺陷。红外热成像的功能则是为了迅速查找气密缺陷部位，通过加压实验，对门窗，管道等关键部位进行排查，迅速找到渗漏点，提供有效的定性分析依据，查找定位问题区域，简单明了。

（3）湿气渗漏检测

在建筑中，不是仅有水管破裂才会导致墙体潮湿，由于大气的侵蚀会伤害到建筑的结构，这些有缺陷的结构极易产生雨水渗漏问题。热成像仪可清晰成像建筑表面湿度的分布，查找高湿危险区域，并进行原因排查，避免更大面积的损伤。

（4）检查和测量太阳能系统运行状况

检查和测量太阳能系统运行状况的目的是确保系统安全有效的运行。热成像仪被用于太阳能系统检测，用于及早发现潜在的火灾风险及影响系统运行的故障隐患，极大程度上保护系统安全运行，并确保人员安全。

（5）检测采暖系统的安装与运行状况

红外热像仪可提供直观而快捷的操作，可快速安全的检测空调通风系统的安装及运行状态，提供最简单的方法用于检测散热器是否存在淤积及堵塞情况。

（6）查找定位屋顶泄漏位置

查找屋顶泄漏是红外热像仪在建筑检测中的一个典型应用。红外热像仪以优异的热灵敏度，可清晰显示细微温差，查找并定位泄露点，确保建筑质量。

（7）建筑热工缺陷检测，保证建筑物质量

使用热像仪检测分析建筑结构缺陷是一个快速有效的方法，一张清晰的热图，可以提供给您详细的建筑物热信息，而这些信息都是通过红外热像仪－无损检测方法而提供的。

（8）建筑能耗审计评估

在建筑检测中，红外检测方法是理想快速进行建筑能耗评估的测量方法。红外热像仪可提供高清晰的热图，是一款用于建筑外墙检测及维护的理想工具。

（9）霉变隐患检测

建筑冷桥会导致能量的损耗，在这些部位，红外热像仪提供建筑表面湿度成像功能，清晰显示高温区域，简单快速的发现是否存在霉变隐患。

（10）管道检测，是否存在泄漏及裂痕

通常排查管道是否出现故障的方法是将整面墙或地面揭开漫无目标的进行全面检查，这是一个破坏惊人且极费成本的方法。红外热橡仪能提供一种无损检测，有的放矢的检测手段，使破坏最小化，成本最节约化。勿需损坏无故障部位，使维修更有效率和针对性，从而节约维修成本和时间。

4 结束语

在土木工程领域中，红外热成像检测技术在建筑工程里各个方面都得到很好的应用。因为建筑温度变化的复杂性，建筑物表面的温度受到各种各样因素的影响，从而影响对建筑物的检测结果。由此可见，如果所测物体的温差不大，图像的温度比较低时，分辨细节的能力变差；另外成像仪透过透明的障碍物看不清目标，当红外成像仪透过玻璃时，就容易检测不到玻璃后面物体的温度差。

参考文献

［1］ 谢春霞.红外热像检测技术在土木工程领域中的应用近况［J］.四川建筑，2011，31（3）：144-146.

［2］ 薛春领.既有建筑加固修复后性能检测技术综合法研究［D］.东南大学，2013.

［3］ 王智勇，刘颖韬，王小虎等.红外热像检测技术在吸波涂层缺陷研究中的应用［J］.航空材料学报，2012，32（3）：91-95.

［4］ 谢静，杨晓燕，徐长航等.基于形态学方法的工件表面缺陷红外热像检测技术［J］.中国石油大学学报（自然科学版），2012，36（3）：146-150.

Application of Infrared Thermal Image Detection Technology in Civil Engineering

Yingjie Chen
（Inner Mongolia Transportation Vocational Technical College， Chifeng， 024005， China）

Abstract：At present， for the high-rise buildings， dams， concrete bridges， viaducts safety assessment， look bad insulation region and mildew area， improving building quality， rapid detection of the buildings， find the leakage point and thehazards lurking under the road， etc.infrared imager prices relatively high， it is amazing that the Infrared effects ，which reducing the amount of labor and building dynamic or static structure of payments and short-term or long-term quality testing.

Key words：Infrared Thermography； Civil Engineering Detect； Construction Applications

中图分类号：TU 755.7

文献标识码：A

文章编号：2095-8412 （2016） 02-272-04

DOI：工业技术创新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.040

作者简介：

陈颖杰（1980-），女，本科，讲师，土木工程专业。

E-mail： 1542891774@qq.com