红外热像无损检测技术在建筑工程检测中的应用

黄昌仲

摘 要：本文简要阐述了红外热像技术原理，在此基础上，探讨了红外热像技术在建筑工程检测中的应用，并对其检测影响因素进行了分析。

关键词：红外热像;无损检测;建筑工程检测

随着我国建筑工程领域的不断发展，建筑工程质量检测技术也不断进步。与传统的质量检测技术相较，无损检测技术由于在检测过程中對建筑结构、外观等没有损伤，在建筑工程质量检测中得到了广泛的应用。红外热像技术是近年来新兴的一种无损检测技术，在建筑节能检测、外墙饰面砖粘结质量检测、混凝土表面缺陷检测等方面具有良好的检测效果，应用前景十分广阔。本文就红外热像技术在建筑工程质量检测中的应用进行一些探讨，以期能够对该技术在建筑工程领域的推广应用提供一些参考。

1 红外热像技术原理

自然界中任何高于绝对温度（-273℃）的物体，都向外连续发射红外线，但不同物体的表面温度和辐射量均不同，红外无损检测就是测量通过物体的热量和热流来鉴定该物体质量的一种方法，红外热像的理论基于热辐射定律和热传导微分方程，材料的导热系数、密度和比热不同，使物体表面的温度和辐射率不同，从而影响红外辐射的数量，并形成各种不同特征的红外热像图。利用红外热像仪将物体辐射的功率信号转换成电信号后，成像装置的输出信号就可以完全一一对应地模拟扫描物体表面热分布相应的热像图，运这一方法，便能实现对目标进行远距离热状态成像和测温，并对被测物体的状态进行分析判断。

2 红外热像技术在建筑工程检测中的应用

2.1建筑节能检测

目前，国内外评价建筑节能是否达标，大多采用建筑热工法现场检测。建筑热工法现场检测中关键的指标是建筑围护结构的传热系数，在一维稳态传热条件下，围护结构的传热系数可以用下式表达：

式中：R0为围护结构总热阻，（m2·℃）/w;

Rw为围护结构外表面换热阻，（m2·℃）/w。按照《民用建筑热工设计规范》（GB50176—1993）的规定取值;

ti为室内空气温度为，℃;

to为室外空气温度，℃;

two为围护结构外表面温度，℃;

通过红外热像技术即可获得围护结构外表面温度two，再由公式计算确定传热系数K，参照《采暖居住建筑节能检验标准》（JFJ132-2001）即可知该建筑是否达到节能标准。

2.2外墙饰面砖粘结质量检测

当建筑外表面的温度比结构材料的温度高时，热量会由外墙饰面传递给结构墙体材料。当外墙饰面的温度比结构材料的温度低时，热量则会反向传递。若外墙饰面粘贴质量不良产生空鼓，则在其空鼓的位置就会形成很薄的空气层。由于密闭的空气具有很好的隔热性，因此有空鼓的外墙砖在日照或室外温度发生变化时，外墙表面与结构墙体材料之间的热传递就非常少，空鼓部位的温度就会比正常墙体的温度变化大，即当室外温度升高时，空鼓部位温度比正常部位的温度要高，形成热区域;当室外温度降低时，空鼓部位的温度会比正常部位的温度低，形成冷区域。此时，红外热像图片上反映的颜色非单一均匀，产生温度梯度，就可以直观地看到异常区在实际墙体的位置。

2.3混凝土表面缺陷检测

当混凝土材料结构存在某种缺陷时，由于缺陷类型形态及分布不同造成材料导热系数、比热性能的局部变化而影响红外辐射量，直接导致表面温度变化，使热像图上出现温差等异样.当有缺陷的混凝土受到太阳辐射或温度升高时，由于缺陷的存在，大量的空气混入，与密实部位相比，热流的传人受到阻碍，造成表面温度升高.会在红外热像上出现“热斑”，其范围和程度反映了该部位的缺陷程度及范围;反之，在没有太阳辐射或夜晚时，其温度要低于正常部位的温度，此时用红外热像仪记录混凝土试件表面温度场的分布，即可达到检测的目的。

2.4屋面、墙体的渗漏、受潮检测

屋面、墙体的渗漏、受潮会直接损及房屋的正常使用，污损室内装饰，影响美观舒适。如果长期渗漏、受潮还会腐蚀房屋的结构构件，危及房屋的使用安全，从而缩短房屋的使用寿命。因此，及时发现屋面渗漏、受潮位置具有普遍意义。

3 红外热像检测技术应用的影响因素

3.1表面发射率的影响

由斯蒂芬-波尔兹曼定律可知，物体的红外辐射功率除了与物体表面温度有关外，还与物体的辐射率有关，不同物质的辐射率是不同的，并随物体的表面状况而变，不同的温度和不同的波长有不同的值.实践证明，物体的辐射率对波长最敏感，其次是被测物体的表面状态，再次是温度，根据这个次序选择与仪器测量范围相适应的红外测温仪器类型及参数，在使用中对被测物体的辐射率设定尽量准确。

3.2大气吸收的影响

红外辐射在大气中传播时总要受到气体的吸收，悬浮微粒的散射以及大气某些特性剧烈变化的影响.红外辐射通过大气所导致的衰减，主要是因为大气分子的吸收、散射，以及云、雾、雨、雪等微粒的散射作用所造成的.大气吸收程度虽空气湿度而变化.被测物体的距离越远，大气透射对温度测量的影响就越大.因此，在室外进行红外测温诊断时，应在天气晴朗，空气湿度低于75%的环境下进行，否则应进行大气模式补偿以降低测量误差，才能取得好的检测结果。

3.3背景辐射的影响

在对被测物体进行红外检测时，除了目标本身的红外辐射，还存在目标对太阳和环境的反射，以及设备其他部位、周围环境的辐射，两个物体必定进行直接的红外辐射传递。除此之外，还会有两个物体之间通过另一物体的反射作用而引起的辐射间接传递。除去检测设备本身，产生辐射的还可以是天空、大气、大地或操作人员等，以上所述的各种情景交错并存，就构成了背景辐射。

4 结束语

红外热像技术使用红外热像仪摄取被测物体表面的温度场，再转化为图像信号，相比于传统的检测方法，具有非接触、远距离、实时、快速、全场测量等优点，可把检测到的物体表面温度分布情况作为图像进行分析处理，热图像直接可视，在建筑工程领域具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]饶悦.红外热像技术在房屋渗漏检测中的应用[J].建材与装饰，2019（12）：59-60.

[2]利用红外热像仪进行无损检测技术[N].世界金属导报，2019-04-16（B06）.

[3]谭学生.基于红外热像技术的建筑外墙热工性能的现场检测[J].建材与装饰，2019（10）：210-211.