紅外熱成像診斷技術(shù)在建筑摟宇的多種應用

紅外熱像儀

紅外熱像儀是光機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(mén)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(cháng)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)現了非制冷紅外焦平面陣列熱像儀成為小型化低成本應用的主流。

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,如今國內外非制冷焦平面探測器的熱成像儀的種類(lèi)與規格的產(chǎn)生如雨后春筍，這些熱成像儀無(wú)論是熱參數、光學(xué)/紅外、控制、操作、電氣與價(jià)格等性能指標及功能各有特點(diǎn)，值此以FlUKE Ti30熱像儀為例在建筑行業(yè)診斷應用上作介紹, FlUKE Ti30熱像儀(圖1b)的主要參數指標如下：

探測器類(lèi)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(shí)的精度±3℃)；重復性±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為內置探測器，R2為工作探測器，R3、R4是橋式平衡電路的標準電阻，E是取樣電壓信號。R1和R2兩個(gè)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。當工作探測器沒(méi)有外來(lái)輻射照射時(shí)，電橋電路保持平衡,則沒(méi)有電壓信號輸出，此時(shí)E=0；而當紅外輻射照射到工作探測器時(shí)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。

當然, 非制冷焦平面熱像儀也應與紅外圖像處理系統聯(lián)機使用,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)是設備診斷技術(shù)的一種,它是利用紅外技術(shù)了介和掌握設備或設施在使用過(guò)程中的狀態(tài)，確定其整體和局部是正?；虍惓?以早期發(fā)現故障或缺陷及其原因,并能預測故障或缺陷發(fā)展趨勢的技術(shù)。從圖2 紅外診斷技術(shù)構成框圖，可以看出紅外診斷技術(shù)的構成有四個(gè)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、識別評估和預測技式。據此，可以認為具有紅外診斷技術(shù)特征的熱像儀是最佳預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(chǎng)可對于各種設備進(jìn)行溫度分布的檢查，如馬達軸承、管道的熱滲和耐火材料的熱絕緣性等；在電廠(chǎng)、電網(wǎng)和供電公司可以檢測到發(fā)電機、變電站、電網(wǎng)傳輸、配電等各種設備或部件的發(fā)熱狀況；在研發(fā)場(chǎng)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(chē)各個(gè)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)中的應用

紅外熱像儀通過(guò)測量建筑結構的表面溫度，即可通過(guò)這種非接觸的方式來(lái)檢測外墻的剝離、空鼓狀況或評估熱絕緣性能。其內置的可見(jiàn)照相機可以方便的查出存在問(wèn)題的區域和位置。

如今，建筑師和建筑公司正面臨著(zhù)各種新型材料和越來(lái)越短的完工時(shí)間等問(wèn)題。針對氣密性和隔熱等進(jìn)行的有效規劃、檢測以及報告的要求越來(lái)越嚴格，并應該盡量避免因霉菌滋長(cháng)或過(guò)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(cháng)且成本高昂的維修工作。

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

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(lái)檢測鋪設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(guò)表面進(jìn)行輻射的管道熱量的真實(shí)情況。

一個(gè)典型的實(shí)例是尋找地板加熱系統發(fā)生滲漏的位置。在紅外熱像儀的幫助下，加熱系統的滲漏點(diǎn)可以被檢修人員發(fā)現并及時(shí)維修。精確確定滲漏點(diǎn)位置可以避免不必要的開(kāi)挖過(guò)程，節省開(kāi)支。圖3(a)為地板下的加熱系統, 圖3 (b)為地板下的加熱系統的滲漏點(diǎn)。

檢測樓宇結構

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(lái)檢測建筑結構的合格情況，并能夠將熱量損失、潮濕和空氣泄露等各種問(wèn)題快速轉化為可見(jiàn)的彩色熱圖像(見(jiàn)圖4(a)(b)(c)),其4a為沒(méi)有密封的窗戶(hù)，圖4b為隔熱不良的窗簾，圖4c為室內密封不嚴的區域。

房屋干燥

為了加快樓字的干燥過(guò)程，通常需要使用干燥設備。干燥設備生成的熱量能夠蒸發(fā)墻壁和其他區域的水份。仍然潮濕的區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。

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能量損失的位置，還可以導致周?chē)諝庵兴莸睦淠虺练e，因此，在這些區域將滋生霉菌，從而影響居住者的身體健康。

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