红外热像仪在建筑外墙饰面检测中的应用

1、工程技术福离飞：红外热像仪虚建筑外墙悴而检测中的虫阳他外懿俊仪衣建筑外樁饰面桧測中的鬼用陆荼飞(南京市房屋安全賽定处，江苏南京210000)摘要：介绍红外热像技术的基本原理，将红外热像技术在建筑物外墙*1离的检测、堆面、屋面渙漏检查、膏 it滲泾检测、丸灾泯毂土建筑物红外热像昊定及玻璃*墙、门窗保温绝热性、防夢浴的检测寻方而的应用 进行介绍。关權词：红外热像;无枷检测；图像解析Abstract：This paper will introduce the basic principles of the infrared thermal imaging technique, and intro-

2、duce its applications in lamination detection of building external wall, leakage detection of wall and roof, leak age detection of pipe, thennal image identification of accident fired concrete building, heat insulation and leakage-prod" performance testing of glass-curtain wall, door and window

3、.Key words：infrared thennal imaging； NDT(Non-<iestructive testing)； application-40-工程技术福离飞：红外热像仪虚建筑外墙悴而检测中的虫阳-40-工程技术福离飞：红外热像仪虚建筑外墙悴而检测中的虫阳0前盲厉屋外埴饰面层的空鼓乃至坠落问题一直是 “高空的隐形破坏者”,严重威胁着人们的生命及财 产安全。红外热像技术在房屋检测中的应用是一 门较新的学科，国内外对此做了一些研究。下面就 红外热像仪的基本原理及其在外墙检测中的应用 作简单分析。1红外热徐检测技术简介红外热像仪是对温度值进行计算的一种检测 设备，能将探测

4、到的热量精确最化,不仅能够观察 热图像，还能够对发热的故障区域进行准确识别和 严格分析。红外线是波长0.78-1000 p.m的电磁波。测it 高温物体的红外热像仪采用35 jim波段，测址室 温和低温物体的红外热像仪采用8-14 pn波段。 任何高于绝对温度零度的物体都是红外辐射源，当 物体内部存在缺陷时，它将改变物体的热传导，使 物体表面温度分布发生变化。红外检测仪可以测 量表面温度分布变化，探测缺陷位置。红外检测技术的待点：探测器焦距20 cm-无 穷远，适用于非接触大面积的遥测；探测器只响应 红外线，故白天、黑夜均可以工作;红外热像仪温度 分辨率高达0.17.02*,探稱变化温度的精度

5、高； 测温范:围>50-2000 X,应用领域宽；摄象速度1 30M/S,可作静、动态目标温度变化的探测。1.1红外热像检测技术的基本原理红外无损检测是测負通过物体的热量和热流 来鉴定该物体质最的一种方法，红外热像的理论基 于热辐射定律和热传导微分方程。根据热辐射定律,一个物体的红外辐射能可表 达如下：(1) 式中:P-辐射能,W.cm>-斯蒂芬玻儿茨曼常数 (5.673x10-12 W/cm2K4);T-物体表面的热力学 温度,K；e普通物体的辆射率,0<e<lo热传导方程：=a(4+4A) (a洛) dx dy dz式中“一温度代或K；A-导热系数W/(mK”一 时

6、间上或h；p-密度上gW；a速扩敵事(导温系 数),m% : c比热 J/kgK。材料的入2和C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。利用红外热濛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。 运用这一方法，便能实现对目标进行远距离热状杰 成像和测温，并对被测物休的状态进行分析判断。 1.2红外热像检厠建筑外墙饰面层的技术要求适用于建筑外墙饰面安全检测的红外热像仪, 应具有检测物体发岀的红外线放射能的红外传感 器和将测得的信号图像化的装置，同时包括图像处 理、分析、储

7、存、输出装矍等设备。用于建筑外墙饰 面层粘结缺陷检测的红外热像仪宜选用8-13 iim 波段的长波机。(1) 红外热像仪的性能指标应符合下列要求： (1)检测范围宜在-20 -100 3C；(2)最小分辨温差 应小于0.1 3C；(3)检测精度宜在±0.5%满量程以 内；(4)所得图像像素范围不宜小于300 dpix200 dpi;(5)瞬间可见区域不应小于2.5 mrade(2) 红外热像仪的使用环境应符合下列要求： (1)环境温度在040七；(2)容许湿度RH小于或 等于90%,无结露;(3)镜头严禁受阳光直射;(4)测 定位置、角度不应对于图像处理的精度产生影响。(3) 红外热

8、像检测的优点：红外热像是一种非 接触式的测最技术，不会破坏被测温度场。直观显 示物体表面的温度场;温度分辨率高，一般可达01 T；可采用多种信号显示，可进行数据存储、计算机 处理、几何处理;操作简单，携带方便。2红外热像技术在建筑外壇饰面检测中的应用新旧建筑墙体砂浆粉层剥离，将导致渗漏，大 面积脱落，可能矗成重大事故。壇身缺陷和损伤的 存在，降低了热传导性，太阳照射后的热辐射和传 导使缺陷、损伤处的温度分布与质盘完好的面层的 温度分布产生明显差异.经红外成像高辅度的温度 分辨，能直观检出缺陷和损伤的所在。红外热像检测外培饰面应在无雨、低风速的环 境条件下进行，检测时应考虑建筑物的方位、日照 情

9、况、周边环境有无遮拦等因素，选押最佳拍摄时 间，对红外图像进行处理分析，判断外墙饰面损坏 情况。3结论红外热像技术主要是使用红外热像仪将物体 表面的温度场摄取，再转化为图像信号，其重要待 点是能远距离测量温度，具有非接傩、远距离、实 时、快速、全场测就等优戊。红外线通过非搂触地进 行大面积检测，热图像可用直接可视的方式进行记 录、显示。检测结果通过解析热图像可进行高精度 分析。红外热像技术在房屋检测中的应用是一门较 新的学科，在墙面、屋面場漏检査、管道渗澹检测、 火灾后建筑物检测等许多领域具有广泛用途.參考文献1 CECS 204:2006,红外热像法检测建筑外堆饰 面展粘结铁陷技术規程2 杨

10、红，何建宋，奇娅君红外热像仪及其点建筑 节能检测中的应用J.折型建筑材*,2003.4卩张荣成.红外热像法检测建筑外墙饰面施工廈 量的试验研究JJ.建筑科学,2002.2作者：陆燕飞(1966-),男，本科，土木工程专 业。-40-工程技术福离飞：红外热像仪虚建筑外墙悴而检测中的虫阳-40-工程技术福离飞：红外热像仪虚建筑外墙悴而检测中的虫阳国务院:年底前将破产国企退休人员全纳入当地医保。国务院5月6日常务会议指出，妥善解决关用 破产国有企业退休人员等医疗保障问题，是深化医药卫生体制改革、推进城镇职工和城锁居民基本医疗 保险制度建设的重要举措，对于应对国际金融危机、扩大内需、駅激消费、促进增长

11、、改善民生具有重要意 义。会议要求各地采取切实有效措施，多渠道筹集所需资金，于2009年底前，将关闭破产国有企业退休人 员全部纳入当地城镇职工基本医疗保险。同时统筹解决关闭破产集体企业退休人员、困难企业职工等其 他城镇未参保人员的医疗保障问题。为此，中央财政新安排一次性补助资金429亿元。 (蘇热)-40-红外热像仪在建筑外墙饰面检测中的应用作者：陆燕飞，Lu Yanfei作者单位：南京市房屋安全鉴定处江苏南京210000刊名：江苏建材英文刊名：JIANGSUBUILDING MATERIALS年，卷(勒：2009 ""(2)被引用次数：0次参考文献(3条)1. CECS

12、204:200红外热像法检测建筑外墙饰面层粘结缺陷技术规程2. 杨红.何建宏.喻娅君 红外热像仪及其在建筑节能检测中的应用期刊论文-新型建筑材料2003(04)3. 张荣成红外热像法检测建筑外墙饰面施工质量的试验研究期刊论文-建筑科学2002(02)相似文献(10条)1. 期刊论文 曲志华.王立海.Qu Zhihua.Wang Lihai红外热像技术及其在木材无损检测中应用的可行性探讨-森林工程 2009,25(1)无损检测技术的应用范围越来越广泛但现有的比较成熟的无损检测技术在实践应用中都有各自的优缺点和局限红外热像技术因其具有测量速度 快、测量结果直观形象及测量精度高等优点逐渐被人们认识并

13、应用到多个领本文介绍红外热像技术的基本原理对红外热像技术在复合材料内部制造 缺陷检测、建筑节能检测、电力设备检测等领域中的研究进展进行分析和总在此基础上通过分析木材内部缺陷与红外辐射场强之间的关对红外热 像技术在木材无损检测中应用的可行性进行探讨.2. 期刊论文 袁仁续.赵鸣.YUAN Ren-xuZHAO Ming红外热像技术在无损检测中的应用研究进展-福州大学学报(自然科学版)2005,33(z1)介绍了红外热像技术的工作原理及特点寸红外热像技术在材料内部缺陷检测、材料传热参数的检测、结构内部损伤检测、建筑节能监测、建筑物饰 面层粘贴质量的检测、建筑物渗漏检测中的研究进展作了进行了分析和总

14、展望了红外热像技术在无损检测中的应用前景.3. 学位论文郑凯基于形态的序列红外热像的信息识别 2004超声红外热像UIR)技术是一种用低频超声激发试样表面、亚表面缺陷发热，并用红外热像仪记录温度场变化的新的无损检测技术。然而，常常由于 试样表面状态的不均匀如油污、杂质等，以及靠近试样的其他热源的影响而使得的结果图像中显得杂乱不清不易识别缺陷产生的热信号，尤其当缺陷 信号很弱时。本文依据超声激发下试样的红外成像特点，提出了一种基于形态学的红外图像信息识别方法，从而实现计算机辅助自动判别缺陷存在、缺 陷位置以及缺陷分布。本文的主要工作在于:(1)分析了红外热像仪的成像原理，详细地讨论了热像中缺陷热

15、信号以及可能产生的各种干扰信号成像的形态特点，为选择具 体图象处理方法提供了依据；2)根据红外热像仪成像原理和各种信号特点，运用将序列红外热像图中各后继状态与初始状态进行“图象减"的方法，以 消除大量干扰信号，并根据“差象"的灰度直方图特性，提出了动态阈值分割的信号提取方法，最大限度地提取序列红外热像图中的目标动态信号 ;(3)运用基于距离变换的分水岭方法分割具有独立形态的重叠信号，以提高识别的可靠性，并运用形态学去噪方法去除了大多数的干扰信号，获得检测 过程的红外热像中动态变化的信号(4)提出并实现了基于区域“热源”的对应区域搜索识别方法5)分析、推导了缺陷热影响区热传导

16、特性，总结了 该区域的温度场分布的三个形态特性，即“区域面积时序变化特性"、“区域峰值温度时序变化特性"和“区域热量时序变化特性"，以及三个特性之 间的相互关系；并提出了运用这三个形态特性对红外热像中信号进行判别处理的算法，实现了对红外热像中复杂信号的自动识别。4. 会议论文袁仁续.赵鸣红外热像技术在无损检测中的应用研究进展2005本文介绍了红外热像技术的工作原理及特点寸红外热像技术在材料内部缺陷检测、材料传热参数的检测、结构内部损伤检测、建筑节能监测、建筑 物饰面层粘贴质量的检测、建筑物渗漏检测中的研究进展作了进行了分析和总展望了红外热像技术在无损检测中的应用前

17、景.5. 期刊论文 李国华.吴淼.LI Guo-hua . WU Miao复合钢板红外热像无损检测中的试样厚度效应-红外与激光工程2006,35(z4)以金属复合板中的内部脱粘缺陷检测为研究对象采用大型有限元分析软侏NSY为数值仿真工具对复合钢板红外热像无损检测中的试样厚度效应进 行了系统的数值仿真研究为减少仿真研究的工作量将试样设为圆饼状并以与试样同轴的圆饼状空气间隙来模拟复合钢板中内部脱粘缺利用模型在 几何形状、载荷、边界条件等方面所具有的轴对称性将三维原型简化为二维仿真模型为定量评价缺陷的可检出性定义了最大缺陷温差、缺陷显现度等 指标并给出了它们的计算方法和计算公#获得了最大缺陷温差和缺

18、陷显现度分别随复材厚度和基材厚度的变化规律文的研究结论对双金属复合钢板 内部脱粘的红外热像无损检测具有一定的指导意义.6. 会议论文 李国华.吴淼复合钢板红外热像无损检测中的试样厚度效应2006以金属复合板中的内部脱粘缺陷检测为研究对象采用大型有限元分析软侏NSYS数值仿真工具对复合钢板红外热像无损检测中的试样厚度效应进 行了系统的数值仿真研究为减少仿真研究的工作量将试样设为圆饼状并以与试样同轴的圆饼状空气间隙来模拟复合钢板中内部脱粘缺利用模型在 几何形状、载荷、边界条件等方面所具有的轴对称性将三维原型简化为二维仿真模型为定量评价缺陷的可检出性定义了最大缺陷温差、缺陷显现度等 指标并给出了它们

19、的计算方法和计算公#获得了最大缺陷温差和缺陷显现度分别随复材厚度和基材厚度的变化规律文的研究结论对双金属复合钢板 内部脱粘的红外热像无损检测具有一定的指导意义。7. 学位论文张炜应用于建筑热工现场检测的红外热像技术与定量化分析2006随着红外技术的迅速发展，红外热像技术在无损检测中得到日益广泛的应用。本文针对日益增长的建筑热工检测的需要，提出了对大规模住宅小区 ，建筑群进行红外热像直观图像和量化分析相结合的节能检测。针对以上构想，先后进行了两项主要的相关测试和试验。首先是在欧盟资助项目：可持续性发展的城市住宅建设一一进一步加强西安市政策制定和 实施体系，资助下，对西安典型住宅建筑进行了红外热像

20、测量，总结了现场检测中可用红外热像仪进行诊断的建筑问题，并提出了测试时存在的问题和 影响因素。进一步提出了对在测量大面积墙体表面红外热像时，可通过划分网格，分别测量，再拼贴成整幅红外热像图像，并给出了精确测量红外热像表面温 度的计算公式，解决了测量大面积墙体表面温度分布的困难。在初步对红外热像量化分析探索的基础上，提出了利用红外热像技术来测量建筑节能评估 中的两个重要指标，墙体传热系数和平均热流密度，就可算出整个外墙的耗热量，其方法简单可行，结果满足测量精度要求。 在建筑热工检测中，通过以上方法，可以快速地对大规模住宅小区，建筑群进行直观图像和量化分析相结合的检测，迅速和全面地判断建筑群内建 筑墙体或屋面的热工缺陷情况，从而为建筑节能效果的评价提供一种可行的简便的方法。8. 期刊论文谢官模.许卫错振动红外热像法在层合梁无损检测中的应用-武汉理工大学学报2004,26(9)脱层是层合材料最主要的破坏形式之.利用振动红外热像法的理论研究有脱层的层合梁对层合梁