紅外熱成像診斷技術(shù)在建筑摟宇的多種應(yīng)用

紅外熱像儀

紅外熱像儀是光機(jī)電為一體的高科技產(chǎn)品，其技術(shù)已成為全世界普遍關(guān)注的熱門產(chǎn)業(yè)技術(shù)，由于作為紅外熱像儀關(guān)鍵性技術(shù)的紅外探測器及技術(shù)(圖1a)取得長足進(jìn)展,特別是非制冷紅外焦平面陣列技術(shù)取得突破,實(shí)現(xiàn)了非制冷紅外焦平面陣列熱像儀成為小型化低成本應(yīng)用的主流。

由于紅外焦平面陣列技術(shù)的日趨成熟和全球范圍的激烈競爭,如今國內(nèi)外非制冷焦平面探測器的熱成像儀的種類與規(guī)格的產(chǎn)生如雨后春筍，這些熱成像儀無論是熱參數(shù)、光學(xué)/紅外、控制、操作、電氣與價格等性能指標(biāo)及功能各有特點(diǎn)，值此以FlUKE Ti30熱像儀為例在建筑行業(yè)診斷應(yīng)用上作介紹, FlUKE Ti30熱像儀(圖1b)的主要參數(shù)指標(biāo)如下：

探測器類型是120X160非制冷焦平面；溫度顯示分辨率為0.1(oF 或℃);溫度范圍-10至250℃(14至482oF)；精度±2%或±2℃(在-10~0℃時的精度±3℃)；重復(fù)性±1%或±1℃(±2oF)； 操作環(huán)境溫度 -10至50℃；光學(xué)分辨率90:1；圖像幀頻20Hz ；儲存能力100張圖像；熱分析軟件InsideIR(內(nèi)含)。

非制冷焦平面熱像儀基本工作框圖示于圖1(c)。

在圖1(c)所示的橋式電路中，Rl為內(nèi)置探測器，R2為工作探測器，R3、R4是橋式平衡電路的標(biāo)準(zhǔn)電阻，E是取樣電壓信號。R1和R2兩個探測器的位置擺放很近，R1被屏蔽不露，而作為工作探測器的R2必須暴露在外以接收紅外輻射。當(dāng)工作探測器沒有外來輻射照射時，電橋電路保持平衡,則沒有電壓信號輸出，此時E=0；而當(dāng)紅外輻射照射到工作探測器時將使R2的溫度變化，從而引起該探測器的電阻阻值隨溫度變化,把橋式電路的平衡打破，使信號輸出電路的兩端產(chǎn)生電壓差的兩端產(chǎn)生電壓差，則有電壓信號輸出。

當(dāng)然, 非制冷焦平面熱像儀也應(yīng)與紅外圖像處理系統(tǒng)聯(lián)機(jī)使用,這樣可增加熱像儀的測溫精度和分析顯示功能。

紅外診斷技術(shù)是設(shè)備診斷技術(shù)的一種,它是利用紅外技術(shù)了介和掌握設(shè)備或設(shè)施在使用過程中的狀態(tài)，確定其整體和局部是正?；虍惓?以早期發(fā)現(xiàn)故障或缺陷及其原因,并能預(yù)測故障或缺陷發(fā)展趨勢的技術(shù)。從圖2 紅外診斷技術(shù)構(gòu)成框圖，可以看出紅外診斷技術(shù)的構(gòu)成有四個技術(shù)要素：檢出信息(特征參量紅外幅射信息的檢出)、信號處理、識別評估和預(yù)測技式。據(jù)此，可以認(rèn)為具有紅外診斷技術(shù)特征的熱像儀是最佳預(yù)防性和診斷解決方案的理想選擇。

于是紅外診斷技術(shù)在工廠可對于各種設(shè)備進(jìn)行溫度分布的檢查，如馬達(dá)軸承、管道的熱滲和耐火材料的熱絕緣性等；在電廠、電網(wǎng)和供電公司可以檢測到發(fā)電機(jī)、變電站、電網(wǎng)傳輸、配電等各種設(shè)備或部件的發(fā)熱狀況；在研發(fā)場合可用于檢查電子元件和各種部件的溫度，如各種集成IC和汽車各個部件的熱評估測試等。

下面就紅外熱成像技術(shù)在建筑摟宇的多種應(yīng)用作重點(diǎn)分析介紹。

紅外熱像儀在建筑樓宇行業(yè)中的應(yīng)用

紅外熱像儀通過測量建筑結(jié)構(gòu)的表面溫度，即可通過這種非接觸的方式來檢測外墻的剝離、空鼓狀況或評估熱絕緣性能。其內(nèi)置的可見照相機(jī)可以方便的查出存在問題的區(qū)域和位置。

如今，建筑師和建筑公司正面臨著各種新型材料和越來越短的完工時間等問題。針對氣密性和隔熱等進(jìn)行的有效規(guī)劃、檢測以及報告的要求越來越嚴(yán)格，并應(yīng)該盡量避免因霉菌滋長或過于潮濕而引起的有損健康的生活環(huán)境。紅外熱像儀可以提供重要的信息，從而避免冗長且成本高昂的維修工作。

此外當(dāng)房屋所有者與保險公司涉及房屋財產(chǎn)理賠時,清晰可見的紅外圖像可以作為有效證朋,并有助于對需要修復(fù)的區(qū)域作合理方案。

查找滲漏點(diǎn)

紅外熱像儀是可用于快速尋找和檢查管道泄漏的檢測工具，也可以用來檢測鋪設(shè)在地板或石膏板下面的水管。紅外熱像儀可以容易地探測到通過表面進(jìn)行輻射的管道熱量的真實(shí)情況。

一個典型的實(shí)例是尋找地板加熱系統(tǒng)發(fā)生滲漏的位置。在紅外熱像儀的幫助下，加熱系統(tǒng)的滲漏點(diǎn)可以被檢修人員發(fā)現(xiàn)并及時維修。精確確定滲漏點(diǎn)位置可以避免不必要的開挖過程，節(jié)省開支。圖3(a)為地板下的加熱系統(tǒng), 圖3 (b)為地板下的加熱系統(tǒng)的滲漏點(diǎn)。

檢測樓宇結(jié)構(gòu)

紅外熱像儀是尋找樓字缺陷最快捷的有效檢測工具。它可以用來檢測建筑結(jié)構(gòu)的合格情況，并能夠?qū)崃繐p失、潮濕和空氣泄露等各種問題快速轉(zhuǎn)化為可見的彩色熱圖像(見圖4(a)(b)(c)),其4a為沒有密封的窗戶，圖4b為隔熱不良的窗簾，圖4c為室內(nèi)密封不嚴(yán)的區(qū)域。

房屋干燥

為了加快樓字的干燥過程，通常需要使用干燥設(shè)備。干燥設(shè)備生成的熱量能夠蒸發(fā)墻壁和其他區(qū)域的水份。仍然潮濕的區(qū)域可以被紅外熱像儀方便地加以檢測，并在紅外圖像中以“冷點(diǎn)”形式出現(xiàn)。

能量損失的可視化改善樓宇的隔熱性

熱梯度不僅能夠顯示房屋內(nèi)能量損失的位置，還可以導(dǎo)致周圍空氣中水份的冷凝或沉積，因此，在這些區(qū)域?qū)⒆躺咕?，從而影響居住者的身體健康。

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