基于红外热成像仪分析石质文物的风化等级

浙江水利水电学院，浙江杭州 310018

中华民族悠长的历史长河中，诞生了众多文物古迹。其中，石质文物凭借其自身的特性得以长久流传下来。浙江省内存在许多历史悠久的凝灰岩石质类文物。这些石质类文物在诞生之初就饱受自然界的侵蚀，特别是现代，随着经济的蓬勃发展，工业区在城市之中广泛存在，使得大多数石质文物受到化学腐蚀，表面斑驳不全，若再不采取适宜有效的保护措施，将造成无法弥补的损失。

1 研究前景

本文所述的对石质文物展开便捷有效的检测以及尽快得出文物的风化程度是一个新的研究领域，随着文物保护新型理念的产生和保护意识的增强，文物保护研究人员加大了对新技术的开发与应用，其中一个发展方向就是石质类文物的风化等级判定。之前，我们由于技术和保护意识薄弱，导致大量石质文物付之一炬，令人惋惜。所以发展新技术在一定程度下能够减少文物损耗，更好保护中华民族文化遗产。

从风化原理上来讲，凝灰岩石风化是个及其复杂多变的过程，不仅存在物理风化，还有生物风化，化学分化。当我们采用红外热成像仪进行检测时，开始需要详细了解探测的石质文物周边自然环境情况，诸如空气成分，湿度、温度变化、水文地质等等；其次我们再考虑所使用的仪器对检测结果的影响比如说拍摄角度距离和仪器系统误差。乃至于操作仪器的人对仪器使用和对测量时机的把握的也是影响因素之一。综上，怎么能综合分析影响因素，提高检测结果的准确率是合理选择修复方法的首要前提。

2 红外热成像仪检测影响因素

经过讨论分析和一定的实验数据支撑，我们选择了仪器精度，拍摄距离，湿度，风速，二氧化碳浓度，温度，主观行为等作为检测正确与否的评测依据。

该凝灰岩石质文物红外热成像检测效果干扰因素分析的综合评价结果表明凝灰岩石质文物修复效果的评估效果的的综合效益分析的重要程度为：风速 <仪器精度 <二氧化碳浓度 <客观要求 = 拍摄距离 <湿度 <主观要求 <温度。

表一 红外热成像检测效果干扰因素分析表

3 基于红外的风化评估模型

本次拟通过红外热成像的图片采集，分析图像的内部缺陷，粉化脱落以及裂缝处的温度与周围未风化的温度差来初步对检测的文物进行风化等级的分类，拟将凝灰岩石质文物的风化硬度分成 5 个等级。

未风化硬度：正常岩石的硬度

微风化硬度：仅节理面有渲染或略有变色，有少量风化裂隙

中等风化硬度：结构部分破坏，沿节理面有次生矿物，有风化裂隙发育，岩体被切割成岩块。用镐难挖，干钻不易钻进

强风化硬度：结构大部分破坏，矿物成分显著变化，风化裂隙发育，岩体破碎，用镐可挖，干钻不易钻进

全风化硬度：结构基本破坏，但尚可辨认，有残余结构强度，可用镐挖，干钻可钻进

搜集数据（在同一室温下）：

表二 在同一室温下岩石硬度与温度差关系表

4 结语

与传统的对凝灰岩石质文物风化等级的测定相比，我们采用了红外热像技术。红外热像技术是新兴的一种无损检测技术，与传统技术相比，它有着非接触、检测精度高、响应快等优点。但由于红外检测技术在国内的起步较晚，相比于其它国家仍然有许多不足。特别是在凝灰岩石质文物检测的结合中应用不多。并且使用红外热像技术时，我们进行了前期预测，分析了红外热象在各种环境中存在的误差，进行了定量分析，使得当前环境下的数据能够尽量准确。