红外热成像诊断技术在建筑搂宇的多种应用

红外热像仪

红外热像仪是光机电为一体的高科技产品，其技术已成为全世界普遍关注的热门产业技术，由于作为红外热像仪关键性技术的红外探测器及技术(图1a)取得长足进展,特别是非制冷红外焦平面阵列技术取得突破,实现了非制冷红外焦平面阵列热像仪成为小型化低成本应用的主流。

由于红外焦平面阵列技术的日趋成熟和全球范围的激烈竞争,如今国内外非制冷焦平面探测器的热成像仪的种类与规格的产生如雨后春笋，这些热成像仪无论是热参数、光学/红外、控制、操作、电气与价格等性能指标及功能各有特点，值此以FlUKE Ti30热像仪为例在建筑行业诊断应用上作介绍, FlUKE Ti30热像仪(图1b)的主要参数指标如下：

探测器类型是120X160非制冷焦平面；温度显示分辨率为0.1(oF 或℃);温度范围-10至250℃(14至482oF)；精度±2%或±2℃(在-10~0℃时的精度±3℃)；重复性±1%或±1℃(±2oF)； 操作环境温度 -10至50℃；光学分辨率90:1；图像帧频20Hz ；储存能力100张图像；热分析软件InsideIR(内含)。

非制冷焦平面热像仪基本工作框图示于图1(c)。

在图1(c)所示的桥式电路中，Rl为内置探测器，R2为工作探测器，R3、R4是桥式平衡电路的标准电阻，E是取样电压信号。R1和R2两个探测器的位置摆放很近，R1被屏蔽不露，而作为工作探测器的R2必须暴露在外以接收红外辐射。当工作探测器没有外来辐射照射时，电桥电路保持平衡,则没有电压信号输出，此时E=0；而当红外辐射照射到工作探测器时将使R2的温度变化，从而引起该探测器的电阻阻值随温度变化,把桥式电路的平衡打破，使信号输出电路的两端产生电压差的两端产生电压差，则有电压信号输出。

当然, 非制冷焦平面热像仪也应与红外图像处理系统联机使用,这样可增加热像仪的测温精度和分析显示功能。

红外诊断技术是设备诊断技术的一种,它是利用红外技术了介和掌握设备或设施在使用过程中的状态，确定其整体和局部是正常或异常,以早期发现故障或缺陷及其原因,并能预测故障或缺陷发展趋势的技术。从图2 红外诊断技术构成框图，可以看出红外诊断技术的构成有四个技术要素：检出信息(特征参量红外幅射信息的检出)、信号处理、识别评估和预测技式。据此，可以认为具有红外诊断技术特征的热像仪是最佳预防性和诊断解决方案的理想选择。

于是红外诊断技术在工厂可对于各种设备进行温度分布的检查，如马达轴承、管道的热渗和耐火材料的热绝缘性等；在电厂、电网和供电公司可以检测到发电机、变电站、电网传输、配电等各种设备或部件的发热状况；在研发场合可用于检查电子元件和各种部件的温度，如各种集成IC和汽车各个部件的热评估测试等。

下面就红外热成像技术在建筑搂宇的多种应用作重点分析介绍。

红外热像仪在建筑楼宇行业中的应用

红外热像仪通过测量建筑结构的表面温度，即可通过这种非接触的方式来检测外墙的剥离、空鼓状况或评估热绝缘性能。其内置的可见照相机可以方便的查出存在问题的区域和位置。

如今，建筑师和建筑公司正面临着各种新型材料和越来越短的完工时间等问题。针对气密性和隔热等进行的有效规划、检测以及报告的要求越来越严格，并应该尽量避免因霉菌滋长或过于潮湿而引起的有损健康的生活环境。红外热像仪可以提供重要的信息，从而避免冗长且成本高昂的维修工作。

此外当房屋所有者与保险公司涉及房屋财产理赔时,清晰可见的红外图像可以作为有效证朋,并有助于对需要修复的区域作合理方案。

查找渗漏点

红外热像仪是可用于快速寻找和检查管道泄漏的检测工具，也可以用来检测铺设在地板或石膏板下面的水管。红外热像仪可以容易地探测到通过表面进行辐射的管道热量的真实情况。

一个典型的实例是寻找地板加热系统发生渗漏的位置。在红外热像仪的帮助下，加热系统的渗漏点可以被检修人员发现并及时维修。精确确定渗漏点位置可以避免不必要的开挖过程，节省开支。图3(a)为地板下的加热系统, 图3 (b)为地板下的加热系统的渗漏点。

检测楼宇结构

红外热像仪是寻找楼字缺陷最快捷的有效检测工具。它可以用来检测建筑结构的合格情况，并能够将热量损失、潮湿和空气泄露等各种问题快速转化为可见的彩色热图像(见图4(a)(b)(c)),其4a为没有密封的窗户，图4b为隔热不良的窗帘，图4c为室内密封不严的区域。

房屋干燥

为了加快楼字的干燥过程，通常需要使用干燥设备。干燥设备生成的热量能够蒸发墙壁和其他区域的水份。仍然潮湿的区域可以被红外热像仪方便地加以检测，并在红外图像中以“冷点”形式出现。

能量损失的可视化改善楼宇的隔热性

热梯度不仅能够显示房屋内能量损失的位置，还可以导致周围空气中水份的冷凝或沉积，因此，在这些区域将滋生霉菌，从而影响居住者的身体健康。

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