红外热像技术原理与在建筑外墙检测中的应用分析

刘忠

摘 要 在建筑物结构检测工作中，外墙检测始终是非常关键的一环，其中，通常可借助红外热像检测技术开展检测作业，不仅检测效率较高，同时也能在充分利用阳光、风、雨水等自然条件的基础上发挥较好的检测效果。对此，本文针对红外热像检测技术，在概述其基本原理和发展背景的基础上结合建筑外墙检测的必要性详细从利用阳光、风、雨水进行检测等三个方面指出了该技术的应用技巧，旨在给予建筑外墙检测人员一定的帮助和指导，为今后红外热像技术在建筑工程建筑中的高效运作提供一些帮助。

关键词 红外热像检测技术;建筑外墙检测;应用技巧;检测控制

1绪论

1.1 研究背景

从20世纪70年代至今，得力于现代建筑施工技术的不断发展以及多种建筑检测手段的推广应用，使得人们对于建筑质量管理工作的要求越来越高。其中，针对建筑外墙结构，早期建筑行业对于外墙结构的设计要求多以保温性能为主，而由于近年来因建筑外墙结构失稳导致的建筑质量事故频繁发生，使得建筑领域对于建筑外墙检测的关注也愈发提高。在此背景下，针对常见建筑外墙质量缺陷，可依照红外热像检测技术判定故障位置，进而以此能够方便施工人员快速就缺陷进行弥补，并最终保障建筑外墙的整体稳定性[1]。

此外，除结构支撑作用外，建筑外墙的功能也可以作为整个建筑的保温结构。根据调查研究表明，建筑外墙可以传递热量到整个建筑体中，对供暖产生很好的效果，但在建筑工程设计中建筑外墙的材料选取不当，则会导致建筑外墙的保温效果下降一个层次，这意味着就建筑外墙保温隔热性能进行提升，以降低其传热能耗损失，同样是现阶段建筑外墙结构施工的主要目标。在此基础上，包括墙体开裂、空鼓、渗水在内的诸多问题均是造成建筑外墙保温性能降低的主要原因，因此，需在建筑外墙存在缺陷后及时采取检測技术判定缺陷位置，并施以最有效的处理手段，最终以此保障建筑外墙的基本保温效果。

1.2 研究意义

（1）有利于提升建筑外墙的整体建设质量。在建筑工程质量缺陷检测领域，红外热像检测技术应用最为广泛，同时在长期实践应用中，有关部门也已经针对该技术制定了完善的检测标准。因此，通过借助红外热像检测技术就建筑外墙的缺陷问题进行检测，一方面，能够帮助检测人员及时发现建筑外墙结构潜在的缺陷隐患，另一方面，也能在精确确定缺陷位置的基础上通过分析缺陷产生原因以总结建筑建设经验，并最终为建筑外墙施工人员从根本上保障施工质量提供指导帮助。

（2）有利于确保建筑结构的整体使用性能。针对大多数建筑工程，建筑外墙并非承担着简单的保温作用，而是作为建筑物的主要承载结构保障着建筑结构的稳定性。因此，通过引用红外热像检测技术就建筑外墙进行检测，检测人员能够及时发现建筑外墙潜在的质量隐患，尤其是对于空洞、鼓泡等问题的及时解决，一方面能，够从根本上规避因外墙质量隐患所致的建筑质量事故，另一方面，也能最大化保障建筑使用者的使用安全，并以此促进建筑行业的健康持续发展。

2红外热像检测技术的应用特点和基本原理

2.1 红外热像检测技术的基本定义

红外热像检测技术起源于二十世纪六十年代，经过长时间的技术完善逐渐形成一种无损的红外检测技术。该技术手段主要是通过测定在某一频段内的辐射信号来感受检测的具体条件，并且把红外信号转变为人类肉眼可以观察的图形来确定建筑材料具体的温度值，这就表明该种技术手段在很大程度上摆脱了人们对于不同温度观察层的视觉观察盲区，从物理意义上真正观测到物体本身的温度状态。

在此基础上，红外热像检测技术依赖观察物体表面的辐射温度来形成完整的检测系统。其中，所谓的红外线指的是波长处于0.75μm到1000μm之间的电磁波，且由于其对于大多数固体及液体物质的穿透能力较差，因此可基于其辐射效果借助电视摄像机等观测设施进行捕捉，最终形成以热红外线为基础的热图。

2.2 红外热像检测技术的基本原理

在自然环境下，某一物体的表面温度如果超越了绝对零度，那么就会发散出一定量的电磁波，如果物体的温度在环境的影响下逐渐发生变化，那么其发散的电磁波也会变化，具体体现在波长和强度的改变上，因此，人们可以通过测定物体发散的电磁波来确定物体温度[2]。最终，在构成人类可分辨辐射图像的基础上，使检测人员对物体结构特性具有较深的了解。此外，红外热像检测技术的主要原理可见图一。其中，被测目标辐射出红外线后，经由光学系统进行捕捉分析，在信号处理电路及补偿电路的共同作用下将红外线信号转变为可视化的电信号，进而于显示器中形成完整而精确的红外线数据，并最终帮助检测人们正确判定物体温度状态。

2.3 红外热像检测技术特征

红外热像检测技术可以在不接触物体的情况下，测定物体的准确温度及变化范围，能够快速感知物体温度在一定取件内的变化，最高检测精度能够达到0.02℃，同时，其检测范围相对较广，可以就-50℃到2000℃内的温度进行精准检测。除此之外，红外热像检测技术还具有以下特点：

首先，由于红外热像检测技术无须接触物体便能够发挥检测效果，因此，在无损检测领域一直有着非常广泛的应用，其中，依托于该技术的远距离测量特点，能够实现对现场待测物体的全方位测量，这意味着该技术在建筑测量领域有着较为突出的应用价值，能够满足建筑外墙测量的基本作业需求;其次，红外热像检测技术的应用价值并非局限于单一的温度测量，而是能够实现对物体变化规律，尤其是质量变化特征的实时检测，针对建筑物缺陷测量领域，该技术能够精确反映建筑物的缺陷特点，并可以在测量人员的充足专业知识和测量经验支持下，确定建筑物缺陷的类型和特点，进而以此为检测人员采取相关措施提供充足的数据帮助;最后，得力于现代计算机技术和信息技术的发展，红外热像检测技术因其较强的兼容性而使得将其与其他技术进行融合成为了现实，在此基础上，检测人员可以红外热像检测技术为基础构建完整的缺陷检测系统，并借助信息系统的搭建实现数据存储、计算机处理、几何分析等多种功能，最终以此改善检测工作的作业效率和作业质量。

3红外图像特性分析

从本质上来看，红外图像的根本作用在于反映检测目标温度场与环境红外辐射场的空间分布规律，且其图像亮度分布多与检测物体的温度和红外线发射率有关。其中，如果被测量物体的表面受到损坏或者其本身存在一些问题，物体的测定热量值也会发生一定的改变，所以测量的物体温度会在一定范围内产生变化，进而在检测人员比较分析的基础上判定精确的缺陷位置。

但从目前红外热像检测技术的应用我们可以看出，由于包括风、光照在内的诸多因素均会对材料的导热性能造成一定影响，因此除了应尽可能规避不必要的误差外，还可充分借助这些影响因素来增加测量目标与环境背景间的温度差异，进而达到突出目标的目的。

4红外热像检测技术的应用技巧

（1）利用日照形成温差。针对不同日照环境给红外热像检测技术应用效果带来的不同影响，可结合其影响规律合理使用日照形成温差以满足实际的检测需求。一方面，针对已经完工的外墙修补区域，由于过高的温度会对建筑外墙材料的温度检测产生影响，因此，尽量采取春秋两季早上检测的方式对建筑外墙材料进行检测。进而在确保温差形成的基础上避免产生较强扩散性的检测特性;另一方面，结合建筑外墙材料的抽样检测，来确定建筑外墙材料在不同热量范围内会发生变化的热量值效应，因此，借助设置目标体与环境背景间的显著反差以突出温差效果，最终，帮助检测人员找寻外墙结构的小尺寸缺陷[3]。

（2）利用雨水辅助检查。在针对建筑外墙涂料大面积脱落等问题进行检测时，选用雨后晴天就红外热像检测技术进行辅助应用，其中，通过长时期日照并采集红外热像后发现，涂料脱落的原因与雨水的渗透有着直接关系。

（3）利用风的散热效果。通常来说，检测物体温度差的形成与物体的材料特质有着直接关系，且比容大的材料往往会具有较低的散热效果，因此，在针对常见无日照背阴建筑进行检测时，考虑到无法借助日照形成温差，可借助风的作用提升被测建筑的散热效果，进而确保红外检测的檢测精度。

5结束语

综上所述，针对红外热像检测技术，其以精确性高、适用范围广、实用性好等诸多特点已经得到了建筑检测领域和无损检测技术领域的重视和关注，而在实际针对建筑外墙应用红外热像检测技术时，认真结合建筑外墙材料本身的特点进行分析，在光、水、空气等因素的影响下找到最合适的检测方法，进而在获取精确检测效果的过程中，实现检测水平的进一步提高。希望本文的以上内容能够为相关工作者提供帮助，从而促进我国建筑外墙检测水平的进一步提升。

参考文献

[1] 曹曦艳.红外热成像技术在建筑工程无损检测方面的应用探索[J].中国设备工程，2020（4）：131-132.

[2] 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.

[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.