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    行業(yè)應(yīng)用

    Avio(NEC) 紅外熱成像儀 建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)<?/h1>
    Avio(NEC)紅外熱成像儀 建筑節(jié)能領(lǐng)域?qū)<?

    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℃(嚴寒地區(qū)-40—100℃);③、準確度:±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),遠紅外(8~14um)。在相當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)嵝栽黾樱瑥亩怪車鷾囟缺葻o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)標準《采暖居住建筑節(jié)能檢驗標準》(JGJ132-2001)已明確規(guī)定建筑物圍護結(jié)構(gòu)熱工缺陷宜采用紅外攝像法進行定性普查檢測,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)致已運營的地下工程常常發(fā)生滲漏現(xiàn)象,若不進行及時治理,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。對于運營的地下工程,應(yīng)定期檢測其圍護結(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**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)進行普查,為道橋養(yǎng)護、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,即單位時間內(nèi)目標物表面接受熱量越多,則目標物表面溫度上升,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烈,如日照較強時,有利于缺陷的分辨,而日照不強或陰天時,較難準確辨別缺陷。
    (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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