紅外熱像技術原理與在建筑外墻檢測中的應用分析

劉忠

摘 要 在建筑物結構檢測工作中，外墻檢測始終是非常關鍵的一環，其中，通?？山柚t外熱像檢測技術開展檢測作業，不僅檢測效率較高，同時也能在充分利用陽光、風、雨水等自然條件的基礎上發揮較好的檢測效果。對此，本文針對紅外熱像檢測技術，在概述其基本原理和發展背景的基礎上結合建筑外墻檢測的必要性詳細從利用陽光、風、雨水進行檢測等三個方面指出了該技術的應用技巧，旨在給予建筑外墻檢測人員一定的幫助和指導，為今后紅外熱像技術在建筑工程建筑中的高效運作提供一些幫助。

關鍵詞 紅外熱像檢測技術;建筑外墻檢測;應用技巧;檢測控制

1緒論

1.1 研究背景

從20世紀70年代至今，得力于現代建筑施工技術的不斷發展以及多種建筑檢測手段的推廣應用，使得人們對于建筑質量管理工作的要求越來越高。其中，針對建筑外墻結構，早期建筑行業對于外墻結構的設計要求多以保溫性能為主，而由于近年來因建筑外墻結構失穩導致的建筑質量事故頻繁發生，使得建筑領域對于建筑外墻檢測的關注也愈發提高。在此背景下，針對常見建筑外墻質量缺陷，可依照紅外熱像檢測技術判定故障位置，進而以此能夠方便施工人員快速就缺陷進行彌補，并最終保障建筑外墻的整體穩定性[1]。

此外，除結構支撐作用外，建筑外墻的功能也可以作為整個建筑的保溫結構。根據調查研究表明，建筑外墻可以傳遞熱量到整個建筑體中，對供暖產生很好的效果，但在建筑工程設計中建筑外墻的材料選取不當，則會導致建筑外墻的保溫效果下降一個層次，這意味著就建筑外墻保溫隔熱性能進行提升，以降低其傳熱能耗損失，同樣是現階段建筑外墻結構施工的主要目標。在此基礎上，包括墻體開裂、空鼓、滲水在內的諸多問題均是造成建筑外墻保溫性能降低的主要原因，因此，需在建筑外墻存在缺陷后及時采取檢測技術判定缺陷位置，并施以最有效的處理手段，最終以此保障建筑外墻的基本保溫效果。

1.2 研究意義

（1）有利于提升建筑外墻的整體建設質量。在建筑工程質量缺陷檢測領域，紅外熱像檢測技術應用最為廣泛，同時在長期實踐應用中，有關部門也已經針對該技術制定了完善的檢測標準。因此，通過借助紅外熱像檢測技術就建筑外墻的缺陷問題進行檢測，一方面，能夠幫助檢測人員及時發現建筑外墻結構潛在的缺陷隱患，另一方面，也能在精確確定缺陷位置的基礎上通過分析缺陷產生原因以總結建筑建設經驗，并最終為建筑外墻施工人員從根本上保障施工質量提供指導幫助。

（2）有利于確保建筑結構的整體使用性能。針對大多數建筑工程，建筑外墻并非承擔著簡單的保溫作用，而是作為建筑物的主要承載結構保障著建筑結構的穩定性。因此，通過引用紅外熱像檢測技術就建筑外墻進行檢測，檢測人員能夠及時發現建筑外墻潛在的質量隱患，尤其是對于空洞、鼓泡等問題的及時解決，一方面能，夠從根本上規避因外墻質量隱患所致的建筑質量事故，另一方面，也能最大化保障建筑使用者的使用安全，并以此促進建筑行業的健康持續發展。

2紅外熱像檢測技術的應用特點和基本原理

2.1 紅外熱像檢測技術的基本定義

紅外熱像檢測技術起源于二十世紀六十年代，經過長時間的技術完善逐漸形成一種無損的紅外檢測技術。該技術手段主要是通過測定在某一頻段內的輻射信號來感受檢測的具體條件，并且把紅外信號轉變為人類肉眼可以觀察的圖形來確定建筑材料具體的溫度值，這就表明該種技術手段在很大程度上擺脫了人們對于不同溫度觀察層的視覺觀察盲區，從物理意義上真正觀測到物體本身的溫度狀態。

在此基礎上，紅外熱像檢測技術依賴觀察物體表面的輻射溫度來形成完整的檢測系統。其中，所謂的紅外線指的是波長處于0.75μm到1000μm之間的電磁波，且由于其對于大多數固體及液體物質的穿透能力較差，因此可基于其輻射效果借助電視攝像機等觀測設施進行捕捉，最終形成以熱紅外線為基礎的熱圖。

2.2 紅外熱像檢測技術的基本原理

在自然環境下，某一物體的表面溫度如果超越了絕對零度，那么就會發散出一定量的電磁波，如果物體的溫度在環境的影響下逐漸發生變化，那么其發散的電磁波也會變化，具體體現在波長和強度的改變上，因此，人們可以通過測定物體發散的電磁波來確定物體溫度[2]。最終，在構成人類可分辨輻射圖像的基礎上，使檢測人員對物體結構特性具有較深的了解。此外，紅外熱像檢測技術的主要原理可見圖一。其中，被測目標輻射出紅外線后，經由光學系統進行捕捉分析，在信號處理電路及補償電路的共同作用下將紅外線信號轉變為可視化的電信號，進而于顯示器中形成完整而精確的紅外線數據，并最終幫助檢測人們正確判定物體溫度狀態。

2.3 紅外熱像檢測技術特征

紅外熱像檢測技術可以在不接觸物體的情況下，測定物體的準確溫度及變化范圍，能夠快速感知物體溫度在一定取件內的變化，最高檢測精度能夠達到0.02℃，同時，其檢測范圍相對較廣，可以就-50℃到2000℃內的溫度進行精準檢測。除此之外，紅外熱像檢測技術還具有以下特點：

首先，由于紅外熱像檢測技術無須接觸物體便能夠發揮檢測效果，因此，在無損檢測領域一直有著非常廣泛的應用，其中，依托于該技術的遠距離測量特點，能夠實現對現場待測物體的全方位測量，這意味著該技術在建筑測量領域有著較為突出的應用價值，能夠滿足建筑外墻測量的基本作業需求;其次，紅外熱像檢測技術的應用價值并非局限于單一的溫度測量，而是能夠實現對物體變化規律，尤其是質量變化特征的實時檢測，針對建筑物缺陷測量領域，該技術能夠精確反映建筑物的缺陷特點，并可以在測量人員的充足專業知識和測量經驗支持下，確定建筑物缺陷的類型和特點，進而以此為檢測人員采取相關措施提供充足的數據幫助;最后，得力于現代計算機技術和信息技術的發展，紅外熱像檢測技術因其較強的兼容性而使得將其與其他技術進行融合成為了現實，在此基礎上，檢測人員可以紅外熱像檢測技術為基礎構建完整的缺陷檢測系統，并借助信息系統的搭建實現數據存儲、計算機處理、幾何分析等多種功能，最終以此改善檢測工作的作業效率和作業質量。

3紅外圖像特性分析

從本質上來看，紅外圖像的根本作用在于反映檢測目標溫度場與環境紅外輻射場的空間分布規律，且其圖像亮度分布多與檢測物體的溫度和紅外線發射率有關。其中，如果被測量物體的表面受到損壞或者其本身存在一些問題，物體的測定熱量值也會發生一定的改變，所以測量的物體溫度會在一定范圍內產生變化，進而在檢測人員比較分析的基礎上判定精確的缺陷位置。

但從目前紅外熱像檢測技術的應用我們可以看出，由于包括風、光照在內的諸多因素均會對材料的導熱性能造成一定影響，因此除了應盡可能規避不必要的誤差外，還可充分借助這些影響因素來增加測量目標與環境背景間的溫度差異，進而達到突出目標的目的。

4紅外熱像檢測技術的應用技巧

（1）利用日照形成溫差。針對不同日照環境給紅外熱像檢測技術應用效果帶來的不同影響，可結合其影響規律合理使用日照形成溫差以滿足實際的檢測需求。一方面，針對已經完工的外墻修補區域，由于過高的溫度會對建筑外墻材料的溫度檢測產生影響，因此，盡量采取春秋兩季早上檢測的方式對建筑外墻材料進行檢測。進而在確保溫差形成的基礎上避免產生較強擴散性的檢測特性;另一方面，結合建筑外墻材料的抽樣檢測，來確定建筑外墻材料在不同熱量范圍內會發生變化的熱量值效應，因此，借助設置目標體與環境背景間的顯著反差以突出溫差效果，最終，幫助檢測人員找尋外墻結構的小尺寸缺陷[3]。

（2）利用雨水輔助檢查。在針對建筑外墻涂料大面積脫落等問題進行檢測時，選用雨后晴天就紅外熱像檢測技術進行輔助應用，其中，通過長時期日照并采集紅外熱像后發現，涂料脫落的原因與雨水的滲透有著直接關系。

（3）利用風的散熱效果。通常來說，檢測物體溫度差的形成與物體的材料特質有著直接關系，且比容大的材料往往會具有較低的散熱效果，因此，在針對常見無日照背陰建筑進行檢測時，考慮到無法借助日照形成溫差，可借助風的作用提升被測建筑的散熱效果，進而確保紅外檢測的檢測精度。

5結束語

綜上所述，針對紅外熱像檢測技術，其以精確性高、適用范圍廣、實用性好等諸多特點已經得到了建筑檢測領域和無損檢測技術領域的重視和關注，而在實際針對建筑外墻應用紅外熱像檢測技術時，認真結合建筑外墻材料本身的特點進行分析，在光、水、空氣等因素的影響下找到最合適的檢測方法，進而在獲取精確檢測效果的過程中，實現檢測水平的進一步提高。希望本文的以上內容能夠為相關工作者提供幫助，從而促進我國建筑外墻檢測水平的進一步提升。

參考文獻

[1] 曹曦艷.紅外熱成像技術在建筑工程無損檢測方面的應用探索[J].中國設備工程，2020（4）：131-132.

[2] 饒悅.紅外熱像技術在房屋滲漏檢測中的應用[J].建材與裝飾，2019（12）：59-60.

[3] 譚學生.基于紅外熱像技術的建筑外墻熱工性能的現場檢測[J].建材與裝飾，2019（10）：210-211.