红外热像仪是通过非接触探测红外能量（热量），并将其转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值进行计算的一种检测设备。红外热像仪能够将探测到的热量精确量化，或测量，使您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。由于近年来的技术革新，尤其表现在探测器技术，内置可见光照相机，各种自动功能，分析软件的发展等等，使得红外分析解决方案比以往更为经济有效。
　红外线是波长0.78～1000μm的电磁波。测量高温物体的红外热象仪采用3～5μm波段，测量室温和低温物体的红外热象仪采用8～14μm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，探测缺陷的位置。
　　红外检测技术的特点：探测器焦距20cm～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；红外热象仪温度分辨率高达0.1～0.02℃，探测变化温度的精度高；测温范围-50～2000℃，应用领域宽；摄象速度1～30帧／s，可作静、动态目标温度变化的探测。
1　红外检测技术的基本原理
　　红外线检测物体表面温度分布的变化如图1。


 

图1　红外检测物体表面温度变化示意

从图中可见，热流注入是均匀的，对无缺陷的物体，正面和背面的温度场分布基本上是均匀的，如果物体内部存在缺陷，在缺陷处温度分布将发生变化，对于隔热性的缺陷，正面检测方式，缺陷处因热量堆积呈“热点”，背面检测时，缺陷处则是低温点；而对于导热性的缺陷，正面检测时，缺陷处的温度是低温点，背面检测到缺陷处的温度是“热点”。可见，采用红外检测技术，可以形象地检测出材料表层与浅层缺陷和范围。

　　红外热象仪基本工作原理，按普朗克定律：

W(λ，T)=C₁／λ⁵［exp(C₂/λT-1］^-1(W／cm²*μm)

式中：C1为第1辐射常数；C2为第2辐射常数。
　　波长一定，测出红外辐射能量W就能算出温度值T，通过与黑体基准参量比较，仪器处理器能详细计算出各测点实际的温度值，且以不同颜色的温标显示出检测面温度分布的变化。
2　红外检测技术的应用
　　红外检测技术已广泛用于电力设备、电路安全运转检查，石化管道泄漏、冶金炉衬损伤、宇航胶结材料质量的检测和山体滑坡的预报检测。下面仅对建筑工程质量检测提供简要事例。
2.1　建筑外墙剥离的检测
　　新旧建筑墙体砂浆粉层剥离，将导致渗漏，大面积脱落，可能酿成重大事故。墙身缺陷和损伤的存在，便降低了热传导性，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量完好的面层的温度分布产生明显差异，经红外成像高精度的温度分辨，能直观检出缺陷和损伤的所在。
2.2　玻璃幕墙、门窗保温绝热性、防渗漏的检测
　　冬夏季节室内外温差较大，内外热传导给红外检查门窗气密保温和渗透性提供了良好的条件，对构造的漏热，密封性不良，红外热象仪能形象快速显示出来，检测工作对提高建筑保温绝热性，为节能和装配质量评估可提供科学的依据。
2.3　装饰面砖粘贴质量和安全的检查
　　由于施工质量和风雨冲刷，外墙面砖脱落时有发生，国外很重视专项检测，国内已引起关注。对大面积非接触墙面的安全质量检测，红外遥感检测技术是很适用的，它可以根据阳光照射墙面的辐射能量，由红外热象仪采集和显示表面分布的变化，检出面砖粘贴质量问题和局部脱粘的部位，以防患于未然。
2.4　墙面、屋面渗漏检查
　　屋面防水层失效和墙面微裂，造成雨水渗漏，红外检测技术可以检出面层不连续性或水分渗入隐匿部位。从室内热扩数，阳光被吸收和传导均可以暴露渗漏部位与周边温度分布的差异，采用红外技术加以检测。
李为杜，同济大学材料科学与工程学院，教授，上海 200092
收稿日期：1998-08-19

 

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