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利用红外热像法原理查看外墙空鼓方法

来源:湖北房屋质量检测站 发布时间: 2019年10月23日 字体:[ 大 中 小 ]


红外热像法是一种简单、快捷的无损检测方式,能够实时、连续、大面积地测量物体表面温度,可帮助人们判断建筑物外墙表面及内部存在的缺陷。因此,在建筑物外墙质量检测中,红外热像法受到越来越多的关注,但要引起注意的是,红外热像法的测试结果易受多种因素的影响,目前只停留在定性分析阶段。


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本文主要介绍红外热像法的基本原理、优势弊端、适用条件和操作要求,以及目前红外成像发在建筑外墙检测领域,如裂缝、空鼓和渗漏等方面的应用现状。

 

1 红外热像法

 

1.1 红外线辐射

 

红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射。在常规环境下,任何物体自身的分子和原子都会无规则地运动,并不停地向外辐射出红外线。分子和原子的运动越剧烈,辐射的能量越大,相反,分子和原子运动越缓慢,辐射的能量也越小。温度在绝对零度以下情况下,物体都会因自身的分子和原子运动而辐射出红外线。

 

1.2 红外热像法特点

 

红外热像法是利用红外热像技术进行成像和检测判断的。

 

红外热成像技术通过接受物体发出的红外辐射,将其热像显示在荧光屏上,从而帮助人们准确判断物体表面的温度分布情况。该技术是一种教新的检测技术,它集光电成像技术、计算机技术和图像处理技术于一身,具有准确、实时和快速等优点。物体由于其自身分子和原子的运动不停地向外辐射红外热能,从而在物体表面形成一定的温度场,也称“热像”。利用热成像技术将这种看不见的“热像”转变成可见光图像,测试效果直观,灵敏度高,可准确反映物体发热情况,对发现物体表面和内部的缺陷非常有效。

 

目前,商业化的红外热像仪已开始应用于建筑和工业测试。这种仪器通过红外探测器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一一对应地模拟扫描物体表面温度的空间分布,经电子系统处理传至显示屏上,得到与物体表面热分布相应的热像图。

 

1.3 红外热像仪工作原理

 

红外热像仪主要由两部分组成,红外摄像头和处理器。其中红外摄像头包括光学系统、扫描系统和探测器等;处理器包括前置放大器及视频处理器。红外热像仪利用红外探测器、光学成像物镜和光机扫描系统来接受被测目标的红外辐射能量分布图形,并反映到红外探测器的光敏元上。

 

在光学系统和红外探测器之间有一个光机扫描机构对被测物体的红外热成像进行扫描,聚焦在单元或分光探测器上,探测器将红外辐射能转换成电信号,并由前置放大器将信息放大,转换成标准字信号。

 

被扫描目标物体空间上的每个点都对应着某个数字信号,数字信号的大小对应着目标物体空间上点的温度高低,以颜色来表达,从而构建出一幅红外热成像的伪彩色的图像,并通过电视屏或监测器显示出于物体表面热分布相对应的红外热像图。这时的彩色图像反映了不同温度的分布,通常以红和黄等暖色来表示较高的温度,紫和蓝等颜色来表示较低的温度。

 

1.4 红外热像仪局限性及其使用要求

 

红外热像仪使用时可能受到多种因素的影响,如天气、时间、气温、距离、墙面朝向、表面装饰材料的种类和颜色及表面凹凸情况等。此外,建筑物室内冷热,红外热像仪与墙面之间有无障碍物,相邻建筑的方位、距离、高度以及阳光斜射时,墙面上屋檐等突出部位遮挡部分面积阳光等情况都会对最终的图像产生影响。

 

因此红外热像仪使用时对环境有许多要求:环境温度为0-40℃;无雨,相对湿度RH应不大于75%,无结露;无强电磁场;测定位置、角度对图像处理精度应较小,拍摄方向与被拍摄表面的垂直方向角度宜小于30度;室外平均风速不大于3m/s。测量时,应避免非待测物体进入成像范围。同时,宜采用表面式温度计测量受检部位表面温度,并记录建筑物室内、外空气温度及室外风速、风向。

 

基于上述局限性,红外热像仪使用时应满足以下要求:

 

(1)红外热像仪的温度测量范围应符合实际测量要求;

(2)红外热像仪传感器的使用波长应介于8.0-14.0um,传感器温度分辨率应不低于0.1℃,测量误差应小于0.5℃;

(3)红外热像仪的瞬间可见区域应不小于2.5mrad;

(4)红外热像仪所得图像的像素范围应不小于300x240;

(5)红外摄像仪应具有调节焦距、温度中心点的功能;

(6)红外热像仪所得的热图像上应能显示多点温度及其辐射率;

(7)热像图及相关参数应能够存储,并传输到计算机上。

 

1.5 实际工程中的检测要求

 

根据《CECS 201-2006 红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程》,使用红外热像法时应满足以下条件:

(1)能够避免季节、天气、时间、温度、墙立面方位。饰面材料色彩、建筑物内空调等的影响;

(2)在晴天测量,室外风速、温度没有剧烈变化;

(3)被测墙面和红外热成像仪之间没有障碍物阻挡;

(4)四周建筑物不遮挡照射在被测面上的阳光;

(5)被测墙面直接暴露在阳光下,不受到露台、屋檐等影响;

(6)被测墙面不受烟雾、水蒸气、粉尘等因素影响。

 

根据《JGT 269-2010 建筑红外热像检测要求》,红外检测要求和方法应符合下列规定:

(1)调试好仪器,使其处于正常工作状态;

(2)记录天气、气温、墙面温度、日照情况、风速等环境条件;

(3)记录拍摄时间和拍摄条件等信息;

(4)在同一部位拍摄一定数量的红外图像和可见光照片,缺陷部位红外图像数量应适当增加;

(5)所选的拍摄角度和拍摄距离及光学变焦镜头应能够保证每张红外图像的最小可探测面积在目标上不大于50mmX50mm,即在空间分辨力为1mrad时拍摄距离不大于50m,如果因为环境所限无法满足此要求,则要在报告中的红外热像图旁注明现场记录异常的区域;

(6)检测者需要在现场分析红外热像图,根据分析结果判断采用敲击法、拉拔试验或者其他方法进一步确认缺陷情况;

(7)红外热像仪观察方向和被测物体表面方向夹角不应超过45°,超过时需在报告中注明;

(8)拍摄时应选择目标物体表面发射物最少的角度进行拍摄;

(9)准确记录和标示拍摄位置、对应地红外图像和可见光照片。


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关键词: 红外热像法 外墙空鼓检测

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