红外热像仪

混凝土结构缺陷的红外热成像检测识别技术

来源: 作者:

    我国的公路桥梁建设大都选择采用混凝土材料,由于混凝土施工工艺的复杂性以及桥梁运营期使用环境的多变性,使桥梁结构容易产生内部空洞、裂纹等病害,从而影响公路桥梁的承载能力及耐久性能,带病桥梁随着使用时间增加和超载车的频繁出现,甚至可能发生桥梁倒塌等重大事故。因此,对桥梁结构内部是否存在缺陷进行相应检测和评估是我们现在工作的重中之重。主动激励的红外热成像技术已在航空领域的检测得以使用,而在公路桥梁领域,虽然做了很多课题也取得了不少成果,但在我们的日常公路桥梁的检测中并没有得以实际应用。红外热成像检测技术,因其具有无损、快速等优点,越来越被管理部门关注。从近几年发展来看,采用对内部有缺陷的进行主动干预,通过自主研发的图像数据采集,进行多图像数据分析系统的分析,对采集到的温度图谱与无缺陷图谱进行比较和分析,实现桥梁结构内部缺陷检测识别,为公路桥梁结构内部缺陷实现红外热成像检测技术应用奠定了基础。

    红外热成像系统可采用多种方式对构件表面进行主动激励(比如:辐射激励、热风激励、电加热激励、超声激励,红外激励等),混凝土部件表面受到热源以后,热波向混凝土内部传输,而混凝土表面则会产生红外辐射。

    如果混凝土构件内部存在空洞或其他致不连续的缺陷时,其内部热学性质存在一定差异,出现热传导不连续,并可反映在混凝土构件表面温度的差别上,这样混凝土构件表面的局部区域便产生温度梯度,红外热能发生变化,红外热能变化包含了结构缺陷的全部信息。随着混凝土结构整体热能变化,利用数字红外热成像仪器能扫描混凝土结构的热能分布,获得热成像图谱就能推断出缺陷病害的信息。

    采用数字红外热成像技术对桥梁结构内部空洞病害类等缺陷进行检测的研究是可行的。本研究通过研发红外设备及采集系统、主动干预激励方法、图像分析处理系统等,使其形成有无缺陷混凝土表面温度数值差;通过自主红外热成像采集系统获得模型试件和桥梁混凝土表面的温度场分布热像图谱,利用自主红外热成像图像分析系统进行分析,成功攻克了混凝土内部缺陷病害识别的难题。但现在仍处在只能定性识别病害阶段,后续我们需要通过图像的分割、降噪、锐化等处理才能完成缺陷病害的定量化分析,进一步对缺陷病害种类、性状及尺寸等特性进行研究。