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(cè)器及技術(shù)(圖1a)取得長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng),如今國(guó)內(nèi)外非制冷焦平面探測(cè)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(jià)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(cè)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(shí)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(chǔ)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(cè)器，R2為工作探測(cè)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(hào)。R1和R2兩個(gè)探測(cè)器的位置擺放很近，R1被屏蔽不露，而作為工作探測(cè)器的R2必須暴露在外以接收紅外輻射。當(dāng)工作探測(cè)器沒有外來輻射照射時(shí)，電橋電路保持平衡,則沒有電壓信號(hào)輸出，此時(shí)E=0；而當(dāng)紅外輻射照射到工作探測(cè)器時(shí)將使R2的溫度變化，從而引起該探測(cè)器的電阻阻值隨溫度變化,把橋式電路的平衡打破，使信號(hào)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(hào)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(cè)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(cè)故障或缺陷發(fā)展趨勢(shì)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(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(hào)處理、識(shí)別評(píng)估和預(yù)測(cè)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(duì)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(cè)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(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和汽車各個(gè)部件的熱評(píng)估測(cè)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(cè)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(cè)外墻的剝離、空鼓狀況或評(píng)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(shí)間等問題。針對(duì)氣密性和隔熱等進(jìn)行的有效規(guī)劃、檢測(cè)以及報(bào)告的要求越來越嚴(yán)格，并應(yīng)該盡量避免因霉菌滋長(zhǎng)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(zhǎng)且成本高昂的維修工作。

此外當(dāng)房屋所有者與保險(xiǎn)公司涉及房屋財(cái)產(chǎn)理賠時(shí),清晰可見的紅外圖像可以作為有效證朋,并有助于對(duì)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(cè)工具，也可以用來檢測(cè)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(cè)到通過表面進(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(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(shí)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(cè)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(cè)工具。它可以用來檢測(cè)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(cè)，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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