Avio(NEC)紅外熱成像 建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)＜?/span>

一、紅外熱像儀
1、原理
紅外熱像儀是利用紅外探測器和光學(xué)成像物鏡接受被測目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，這種熱像圖與物體表面的溫度場相對應(yīng)。紅外熱成像系統(tǒng)可以探測物體各部分輻射能量的大小并將其用圖象表示出來，熱成像技術(shù)是通過物體表面溫度場的不同進(jìn)而評估其狀態(tài)的技術(shù)。
2、技術(shù)特點
建筑工程紅外熱像檢測用的紅外熱像儀，應(yīng)能檢測被測目標(biāo)物表面的溫度并生成熱圖像，應(yīng)能采集到所視區(qū)域內(nèi)的紅外信息進(jìn)而測量并及時顯示表面溫度分布圖像：
1）、建筑領(lǐng)域有其應(yīng)用的特殊性，產(chǎn)品的主要技術(shù)參數(shù)：①、工作波段：8.0-14.0um;②、測溫范圍：-20—100℃（嚴(yán)寒地區(qū)-40—100℃）；③、準(zhǔn)確度：±2%；④、溫度分辨率≤0.08℃；⑤、熱像儀像素：≥320×240像素；⑥、探測器:氧化釩晶體或非晶硅晶體材料；⑦、空間分辨率：配合適當(dāng)光學(xué)鏡頭，可滿足相關(guān)的檢測要求；⑧、溫度穩(wěn)定性：能連續(xù)工作100min以上；⑨、環(huán)境溫度影響:應(yīng)能保證測溫的準(zhǔn)確度；⑩、測溫一致性：測溫一致性性的值應(yīng)不超過±0.5℃ 。
2）、紅外熱像儀的核心部件是其探測器，探測器的類型直接決定了紅外熱像儀的使用效果和壽命，目前世界上**的產(chǎn)品普遍采用氧化釩晶體探測器，此探測器測溫視域為1，溫度測量**到1個像素點，可以更**的定位小的異常溫度點，而一些低端產(chǎn)品則采用的是法國的多晶硅體傳感器，測溫視域為9，即每點的溫度基于3×3個像素點；氧化釩探測器的長時間工作測溫穩(wěn)定性高，溫度漂移很小，更加適用于較遠(yuǎn)距離測試，使用壽命長，為傳統(tǒng)探測器壽命的兩倍；
3）、工作波長對紅外熱像儀的使用效果影響顯著，大氣的消光作用與波長相關(guān)，有明顯的選擇性。紅外在大氣中有三個波段區(qū)間能基本完全透過，我們稱之為大氣窗口，分為近紅外（0.76～1.1um），中紅外（3～5um），遠(yuǎn)紅外（8～14um）。在相當(dāng)一部分紅外熱像儀的拍攝對象中，大部分的溫度較低，集中在300K～600K(27℃～327℃)左右，在這一溫度區(qū)間內(nèi)，根據(jù)紅外基本定律（普朗克定律）可以推導(dǎo)出，對象發(fā)射的紅外輻射信號，在遠(yuǎn)紅外8～14um區(qū)間內(nèi)所占的百分比大，并且輻射對比度也大。因此，紅外熱成像儀器的工作波長一般為8～ 14um。



二、使用現(xiàn)狀
NEC紅外熱成像儀相對于電力、石化、氣象和醫(yī)療紅外檢測技術(shù)的應(yīng)用，土木建筑工程領(lǐng)域采用紅外熱像法起步較晚。但隨著紅外技術(shù)及計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，紅外熱像技術(shù)在土木建筑無損檢測方面將具有廣闊的應(yīng)用前景，由于它所具有的獨特優(yōu)點，能補(bǔ)充傳統(tǒng)檢測手段的不足，將有效地提升土木建筑工程質(zhì)量檢測技術(shù)水平。目前紅外在建筑領(lǐng)域使用的規(guī)范主要是由上海市房地產(chǎn)科學(xué)研究院主編的《紅外熱像法檢測建筑外墻飾面層粘結(jié)缺陷技術(shù)規(guī)程CECS204：2006》、《建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能現(xiàn)場檢測技術(shù)規(guī)程》以及上海市建筑科學(xué)院主編的《建筑工程紅外熱像檢測方法》。
1、應(yīng)用
1）房屋質(zhì)量缺陷
在混凝土建筑物的施工及使用過程中，往往會形成一些缺陷和損傷，造成這些缺陷和損傷的原因是多種多樣的，如：因施工原因?qū)е碌幕炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部空洞、不密實區(qū)、蜂窩及保護(hù)層不足、鋼筋外露等；因溫差、不均勻變形等產(chǎn)生的溫度裂縫、變形裂縫等；因腐蝕介質(zhì)或凍融作用產(chǎn)生的由表及里的層狀疏松以及一些受力裂縫等。這些缺陷和損傷往往會嚴(yán)重影響建筑物的承載能力和耐久性。紅外熱像儀可以方便地檢測建（構(gòu)）筑物的上述質(zhì)量缺陷。相對于建（構(gòu)）筑物某一構(gòu)件或某一區(qū)域，正常情況時，整個構(gòu)件表層發(fā)生的紅外熱輻射應(yīng)是均勻一致，反映在紅外熱成像上，相應(yīng)區(qū)域的顏色是單一均勻的，不存在明顯的顏色差異，也就是說，不存在明顯的色彩異常區(qū)；當(dāng)非正常時，如構(gòu)件存在有空洞、不密實區(qū)、蜂窩等缺陷時，在這些部位，由于直接改變了構(gòu)件表面與內(nèi)部的熱導(dǎo)通性，因此會存在相對于正常部位的紅外輻射異常。在這種情況下，紅外熱能圖片上反映的顏色非單一均勻，不同熱輻射條件的構(gòu)件表面對應(yīng)不同的顏色（色彩異常）。紅外處理熱能圖片上的顏色異常區(qū)，通過與可見光數(shù)碼照片的比較判斷，可以直觀明了地看到異常區(qū)在實際構(gòu)件的位置。
2）滲漏檢測
建（構(gòu)）筑物墻面、屋面及各種管道在使用過程中因各種因素導(dǎo)致的開裂、斷裂而造成滲漏等缺陷均可用紅外熱像儀進(jìn)行檢測，而且方便、快速、可大面積檢測，而有時人工目測卻找不出問題所在。如果建筑物表面深層相對于周圍的材料表現(xiàn)出熱或涼，則其表面的溫度也相應(yīng)地表現(xiàn)出熱或涼，借助紅外熱像儀可探測出這一深層熱或涼的位置。如地下管道隔熱層斷裂，那么，在表面將會產(chǎn)生熱點，用熱像儀可直接測得；管道熱水泄漏浸透周圍區(qū)域，使區(qū)域?qū)嵝栽黾?，從而使周圍溫度比無泄漏干燥區(qū)溫度高，據(jù)此可探測泄漏部位，可以避免不必要的開挖過程，節(jié)省費(fèi)用。
3） 外墻飾面質(zhì)量檢測
飾面磚材料施工粘結(jié)質(zhì)量對人們的**有很大影響，傳統(tǒng)檢測手段不能明確、**地反映出飾面磚粘結(jié)工程的內(nèi)在質(zhì)量，且耗時耗力，而紅外熱成像檢測方法則不需要腳手架，其可通過檢查外墻飾面磚表面溫度分布，判別飾面磚粘貼質(zhì)量，即可避免危險作業(yè)，又可以快速無接觸、大面積掃描建筑飾面磚，從而正確評定飾面磚是否空鼓及空鼓范圍，對于建筑物外墻檢測技術(shù)的研究和發(fā)展具有重要價值，對建筑物外墻的維護(hù)修繕，避免意外惡性事故的發(fā)生具有重要的實際應(yīng)用價值和良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。
墻體結(jié)構(gòu)有很大的熱容量，如混凝土或磚砌體結(jié)構(gòu)的主體，在正常情況下，外表面的溫度比結(jié)構(gòu)材料的溫度高時，熱量會由外墻飾面?zhèn)鬟f給結(jié)構(gòu)墻體材料。當(dāng)外墻飾面板（磚）的溫度比結(jié)構(gòu)材料的溫度低時，則熱量會反向傳遞。當(dāng)外墻飾面板（磚）產(chǎn)生空鼓時，在其空鼓的位置就會形成很薄的空氣層，由于空氣層具有很好的隔熱性能，因此，有空鼓的外墻板（磚）在日照或外氣溫發(fā)生變化時，空鼓部位的溫度就會比正常墻體的溫度變化大。一般說來，日照時外墻板（磚）表面溫度會升高，空鼓部位溫度比正常部位的溫度要高；當(dāng)外表面日照減少或氣溫降低時，與上述情況正好相反。因此，若外墻存在脫落、空鼓等粘結(jié)缺陷部位，在紅外熱像圖上將表現(xiàn)為“熱斑”或“冷斑”，其檢測結(jié)果直觀、可靠，分析外墻的紅外熱像特征圖譜，并對其進(jìn)行理論計算，即可確定外墻的粘結(jié)質(zhì)量。
此外，利用NEC紅外熱成像儀技術(shù)亦可對建筑節(jié)能系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行檢測，如建筑玻璃幕墻、門窗保溫隔熱性的檢測等，國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《采暖居住建筑節(jié)能檢驗標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ132-2001）已明確規(guī)定建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工缺陷宜采用紅外攝像法進(jìn)行定性普查檢測，并作出了具體檢測規(guī)定。

4）地下結(jié)構(gòu)和道橋工程中的應(yīng)用

在公路隧道、地鐵隧道、地下室、地下車庫、地下商場等各類地下工程中，由于設(shè)計、施工、選材、地質(zhì)條件以及人為或自然災(zāi)害等因素，導(dǎo)致已運(yùn)營的地下工程常常發(fā)生滲漏現(xiàn)象，若不進(jìn)行及時治理，必將影響工程使用功能、影響結(jié)構(gòu)耐久性甚至?xí)绊懙降叵陆Y(jié)構(gòu)的**。我國及地方也先后出臺了多部規(guī)范如《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》(GDJl08－87)、《地下鐵道設(shè)計規(guī)范》(GB5015－92)、《公路隧道設(shè)計范》及《盾構(gòu)法隧道防水技術(shù)規(guī)程》（DBJ08-50-96）等均對地下工程的防水要求作了各自不同程度的規(guī)定。對于運(yùn)營的地下工程，應(yīng)定期檢測其圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)墻、底板和頂板等有關(guān)滲漏水、漏泥、裂縫、結(jié)構(gòu)局部破壞及鋼筋銹蝕等狀況，為地下工程的修繕提供依據(jù)，同時為地下工程更加科學(xué)合理的設(shè)計、施工、選材等提供基礎(chǔ)資料。
在道橋工程中，因路面厚度設(shè)計、基層、路面窨井及管線、混凝土質(zhì)量、橫向縮縫、溫差及交通荷載等各方面的影響，導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生的各種缺陷如龜裂、塊裂、縱裂、橫裂、坑槽、沉陷、車轍、波浪擁包、修補(bǔ)**等，水泥路面產(chǎn)生的破碎、裂縫、板角斷裂、錯臺、唧泥、邊角剝落、接縫料損壞、坑洞、修補(bǔ)損壞、拱起和層狀剝落等缺陷，以及橋梁開裂、破損和路面積水等均可利用紅外熱像技術(shù)進(jìn)行普查，為道橋養(yǎng)護(hù)、維修與加固提供可靠依據(jù)。同時，檢測結(jié)果易于長久儲存，反復(fù)調(diào)用，便于建立檢測檔案資料。
5） 紅外熱像儀檢測影響因素探討
一般而言，NEC紅外熱成像儀紅外熱像檢測技術(shù)會受熱源、缺陷狀況、環(huán)境、成像角度等因素影響。
（1）日照越強(qiáng)，即單位時間內(nèi)目標(biāo)物表面接受熱量越多，則目標(biāo)物表面溫度上升，同時溫差也增大，缺陷越容易辨別。因此，要明顯易辨紅外熱像中的缺陷分布，需要外部熱源比較強(qiáng)烈，如日照較強(qiáng)時，有利于缺陷的分辨，而日照不強(qiáng)或陰天時，較難準(zhǔn)確辨別缺陷。
（2）缺陷狀況如缺陷大小、缺陷厚度、缺陷埋深、充填物等對紅外熱像結(jié)果均有不同程度影響。一般而言，缺陷大的地方容易從熱成像圖上看出，且溫度明顯較高；缺陷越厚，使得熱傳導(dǎo)率越小，缺陷處表面溫度越高，導(dǎo)致溫差增大，在熱成像圖上越易識別；空鼓埋置越淺越易測得；充填物為水時，導(dǎo)致熱容量增幅較大，溫度降低，將比完好部分溫度低，在熱成像圖上將呈現(xiàn)“冷斑”等。
（3）周圍環(huán)境對成像結(jié)果影響較大。若墻體邊緣附近有高溫物體存在時，會影響靠近高溫物體的建筑物表面的溫度，一般顯得溫度較高。因此拍攝時應(yīng)盡量避開周邊建筑物的反射、天空的反射、陽光的反射、樹木遮擋等不利影響。


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