红外热像技术及其在建筑工程无损检测中的应用研究

2021-11-28王红艳

魅力中国 2021年33期

王红艳

（河间市顺达建设工程质量检测有限公司，河北河间 062450）

引言

无损检测具有非破坏检测的优势，所以在建筑工程中经常被用到，近几年也得到了飞速的发展，红外热像技术是无损检测中最新的一种检测方式，也是近几年刚刚发展起来，所以在建筑工程中应用的比较晚，目前红外热像技术在不断地完善，包括所用的检测仪器的设备也在不断地完善，在当下的时代随着电子智能化仪器与计算机软件数据处理技术的有效结合，让红外热像技术在建筑工程中的应用越来越广泛，红外热像技术在无损检测中是新的技术，需要对该技术进行不断探索和研究，使红外热像技术有更长远的发展。

一、红外热像检测技术

（一）红外线检测技术概述

1.红外热像技术主要是利用红外热像仪对需要检测物体的每个部位发出的红外线能量进行检测，并且根据物体表面温度场分布状况所形成的热像图，对材料以及内部的结构和粘结部位等存在的缺陷可以做到直观的检测，红外热像技术是一种无接触的无损检测技术，可对将被测物进行上下、左右连续的扫描，全程做到无接触，该项技术又被称之为红外扫描测试技术。

2.基于被测物对红外线持续辐射的物理现象被称之为红外热像检测技术，并且该项技术不会把被检测的物体损坏，属于无接触的检测技术，近年来，在无损检测技术中红外热像技术可称之为重要检测技术术之一，该技术在对不同温度场以及大视域中可以做到快速的扫描以及遥感检测的功能，红外热像技术无论是在功能上还是效果上给现有的无损检测技术有着互补的作用。

（二）红外热像检测技术的特点

从理论上讲，红外探测器的焦距可以从20厘米到无穷远，所以他比较适合用在无接触且范围较广的大面积的无损检测；红外线是探测器主要感应的，当要检测的物体的温度在绝对的零度以上，那么红外热像检测仪就不管是在白天还是黑夜都可以正常的做检测，红外热像仪的探测范围非常广，50-2000℃是它测量温度的范围，红外热像仪检测温度变化的精度非常高，它对温度的分辨率可高达0.1℃；它的摄像速度是1．---30帧／s，所以它也经常对动态目标的温度变化做跟踪检测以及常规的检测，所以也把该检测仪称之为温度示跟仪。

（三）红外热像技术检测的方式

在对建筑物进行检测时，由于被检测物的温度不一样，红外热像技术将分为被动与主动两种检测方式对目标进行检测。

1.红外热像被动检测方式；当需要被检测的物体存在一定温度差时，首先需要跟周围的环境比对，然后在采用红外热像检测技术，就能够清晰地知道结果，这种被动的检测方式不需要外部热源，不用给被检测的物体进行加热。

2.红外热像主动检测方式，内部传热时，内部进行热传导时，首先需要将待检测的物体进行加热，将待检测物体的热平衡做干扰，然后进行红外热像检测，温度差是由被测物体内部条件所决定的，当被检测对象出现问题时，会将热能隔离，起不到传到的作用；在经历一段时间的沉积之后，在用红外热像检测时，会再次出现异常现象，这种现象是由于被测物体在大小方面存在缺陷，同时在位置及物理性质上也有一定的缺陷存在，从而引起的热流变化；近几年，红外热像检测技术主要采用主动探测方法，得到了广泛推广；通过分析红外热像检测结果，可以快速判断出缺陷所在。

二、红外热像检测技术存在的问题

（一）待检测物体的内部条件很难确定

红外热像检测仪可以将被测物体的表面状态直接的反应出来，当面对这些大型的且有比较复杂的热力设备时，虽然用某种分析方法可以推断出物体的某些条件，但是目前从现有的技术水平来看，远远的满足不了检测的需求，而且在渗漏检测中，仍然存在不少的问题，为了弥补检测中出现的不足，在需要的时候，可以用常规的检测方法来辅助，主要的目的是为了让渗漏检测更细致，从而保证检测的结果更加准确。

（二）具体的温度值很难确定

红外热像检测技术能够检测出不同的温度差，并且还了可以了解到物体的变化情况，从而保证得出检测结果的准确性，然而，在对物体温差检测中，存在着不同的因素，导致无法达到预期效果，因为红外辐射的准确度与被测物体表面的温度差有关，还涉及其他相关因素，在检测中要想使结果精确，需要将物体表面的温差问题解决清楚，否则在检测时同样还会出现问题。

三、红外热线技术在建筑工程无损检测技术中的应用

（一）红外热像检测和测试

在建筑物检测中，内部气密性、隔热层等缺陷将严重影响检测的准确性，内部空气不流通，湿气渗入，都会对居住的舒适和节能带来不利影响，要解决这个问题，首先要确认问题存在，然后分析其原因和后果，最后采取有效的措施，然而，常规的检测与评价测评方法效果并不理想，它们只能检测建筑物表面以及较为明显的缺陷，像一些隐藏较大区域的缺陷和病害的检测还不够明显，而红外成像检测是目前技术比较先进且环保系数最高对建筑物无损伤的检测技术，不管是什么材料都有无法避免的缺陷，当材料出现热损失以及热桥和渗漏，包括材料内部出现受潮现象都会导致表面热量分配不均。通过红外热像检测技术，呈现出来的热像图就会有异常的情况出现，根据热像图的图像进行分析，对结果及时做出判断，就可以有效的找到解决问题的方法，当然这项技术对红外热像的技术人员有严格的要求，并且还要透彻的了解建筑的结构。

（二）保温性的检测

当屋外和屋内的室温出现10℃的差别时，其表明房间的保温性能不太好，在热像图中表现得较为明显，一般而言，保温性的检测都是在室内进行的，主要原因是因为室内的干扰比较少，不会存在有太大的太阳辐射。对保温材料以及建筑细节的确定，还有就是保温的材料是如何安装的，对检测工作来说都是非常重要的，在判断建筑节能不好的情况时，通常是根据建筑的环境以及建筑中准确的细节来进行判断的，保温材料的不同其热像图也会不同，保温材料安装不恰当时也会影响检测的结果，所获得的热像图会受多方面因素的影响，摄像时，不管是白天还是黄昏，都要考虑到太阳辐射带来的影响，这将会给暴露的墙体所带来6~8小时的影响，常常导致热量传递的反向流动，造成不真实的热像图像，并进行错误分析。同时还要考虑风向的影响，它能迅速消除不同表面的温度差异。

（三）渗漏与受潮的检测

当屋面以及墙体出现渗漏和受潮时，对房屋的正常使用有很大的影响，如果房屋以及墙体长期处在渗漏以及受潮的状态，会造成房屋的结构件出现腐蚀情况，使房屋出现安全问题，同时还会降低房屋的使用寿命，所以对于渗漏以及受潮的部位要及时发现，用常规的检测方法是很难及时发现屋面渗漏以及受潮位置的，因此需要运用红外热像检测技术，便可以清楚地找到渗漏以及受潮位置，因为材料受潮后，其热容量及导热系将会增大，再加上空气温度与太阳辐射产生变化时，在干燥以及受潮材料周围会出现比较明显得温差，在红外热像图上这种温差会以不同颜色的方式出现，从而根据热像图上的温度分布来判断渗漏的部位。

（四）空鼓和剥落检测

外墙温度高于墙体时，这个热度就会通过外墙表面的传给墙体，外部温度降低，热量由墙体传到外墙。如果外墙存在剥落或空鼓的现象时，那么热传导在有缺陷的地方会变小，所以太阳或热空气会使外墙表面温度升高，在正常外墙体的温度有小于空鼓或有剥落的温度，反之，当气温下降或者光照慢慢降低时，那么外墙表面的温度也会随之下降，而正常外墙的温度要高于空鼓和剥落部位的温度，要想迅速发现外墙空鼓或者剥落的部位，需要采用红外热像检测技术，与传统的手工方法相比，红外热像仪不需支架，并且可大面积拍摄，全部检测均可记录再现，其检测出的结果较为客观，且效率比较高，并且红外热像图能准确并清楚地分辨损伤的范围和程度。

（五）裂缝检测

砌墙裂缝可能是由于建筑结构的移动所造成的，也有可能是因为使用的水泥混凝土材料不合格所导致的砌墙裂缝问题，当结构遭到破坏时又遇到下雨的天气会有雨水渗入进来，会使麻烦进一步的扩大，在对其进行检测时如果采用常规检测手段很难被发现这种隐蔽缺陷，所以只有采用红外热像检测技术才可以迅速清晰的显示出这些缺陷，在检测时可以用黑白的模式，因为人们对于黑白的分辨能力是最强的，所以在某些时候采用黑白模式会更好。

（六）建筑气密性检测

在建筑工程中如果门窗安装不当，那么在冬季就出现冷风倒流以及暖气漏出的情况，使供热系统负荷增加，且导致运行费用增加，这都是建筑气密性出现缺陷引起的，要想快速地找到气密性缺陷的位置，就需要用到红外热像检测技术，要想快速找到渗漏点，需要根据加压试验对门窗以及管道这些的关键部门进行排查，找出位置存在问题的区域，从而做进一步的补救。

（七）灾损检测

在经历了地震或者某种灾害的情况下，其建筑物往往都会普遍受到破坏，只是它的破坏程度不一样，有的破坏程度还算良好，也有的是轻微的损害以及中度的损害，但是也有比较严重的损害甚至到了完全破坏的程度，这些只是不太清楚的表达，令人难以判断，可以将缝隙的宽度作为判断的标准，根据这些比较细小的裂纹以及轻微的比较明显的又或者是严重的裂纹，通过红外热像检测技术对这些裂纹以及对风险较高的建筑物进行检测，具有很大的优势和效果，该技术能够准确快速地检测，使人们在安全上得到了保障，同时该项技术还有很多的可能性其发展前景非常可观。

（八）在建筑节能检测中的应用

目前我国对建筑节能的要求在不断提高，所以应重视对建筑节能的检测，关于检测建筑围护结构的传热系数，建筑热工法现场测量是目前在国内大多数地区采用的检测方式，而红外热像技术只是对围护结构传热缺陷的检测，从而对建筑物的保温性能做综合的评价，研究人员将保温隔热外墙体系拍摄成红外热像图片，红外热像图上出现温度异常的区域就是外墙上的保温缺陷，根据图上统计的外墙保温缺陷，可以对保温性能做整体的评价，在对红外热像节能检测技术的研究方面我国处于刚刚起步的阶段，目前在建筑物的红外热像图中还没有一个明确的指标可以进行节能定量评价。