基于红外热像技术的建筑墙体渗漏无损检测与定位研究

引言：随着建筑行业的发展，墙体渗漏问题越来越严重。墙体渗漏这种质量问题不仅影响了建筑的美观以及人们的居住体验，而且会危及建筑的安全，带来经济损失。传统的检测方法如外观检查法、压力检查法等，存在着检测效率低、检测结果主观性强、有损检测、无法检测隐蔽渗漏点等问题。而红外热像技术作为一种先进的无损检测方法，是通过接收被测物体表面的红外辐射能量，形成热图像，利用被测物体渗漏部位与正常部位热传导不同造成的温度差异，快速检测出建筑墙体渗漏并定位，具有非常高的应用价值。

一、基于红外热像技术的建筑墙体渗漏检测实验研究

（一）实验材料与设备

为了检验红外热像技术在建筑墙体渗漏检测中的可行性，设计并开展相关实验。实验用材选择常见的建筑墙体材料，如混凝土砌块、水泥砂浆、保温板等，制作成模拟建筑墙体试件，试件尺寸为 1.5m×1.5m ，在试件内部设置不同位置、不同大小的模拟渗漏源，通过预埋水管并在指定位置打孔的方式模拟墙体渗漏。实验设备主要采用FLIRT640 红外热像仪，该热像仪具有较高的温度分辨率（可达 0.04% ），空间分辨率较高，可以清晰地捕捉到墙体表面微小的温度变化；高精度温度计用来测量环境温度和试件表面温度，以便对红外热像仪测量结果进行校准；湿度计用来测量实验环境湿度。

（二）实验方案设计

实验分两个阶段进行，第一阶段是不同渗漏工况下的热像采集实验，控制模拟渗漏源的水流大小和持续时间，模拟不同程度的墙体渗漏情况，在每个渗漏工况下，用红外热像仪对试件表面进行热像采集，采集时间间隔为 1 小时，采集 24 小时，观察渗漏部位温度变化随时间的变化规律，同时用高精度温度计和湿度计记录环境温度、试件表面温度和环境湿度。

第二阶段是环境因素对检测精度影响的实验。分别改变环境温度、湿度、光照条件，使其他条件保持一致，在相同的渗漏工况下进行热像采集，研究不同环境因素对红外热像检测结果的影响。分别设置环境温度为 10℃、20℃、30℃；环境湿度为40%RH、60%RH、80%RH ；光照条件为无光照、弱光照（模拟阴天）、强光照（模拟晴天）。

（三）实验结果与分析

3.1 不同渗漏工况下的热像特征分析

通过对不同渗漏工况下所得到的热像图分析得知，随着渗漏情况的增加，渗漏部位与正常部位之间的温差会逐步加大，热像图上异常的地方会越来越明显。当开始渗漏时，由于墙体内渗入的水较少，渗漏与非渗漏部位热传导差异不大，热像图上只有一丝的温度差异。渗漏的时间越长，墙体内渗透的水分越多，渗漏部位的温度和正常部位的温度就会发生偏移，热像图中出现明显的温度低区和高温区。白天，在太阳照射下，在渗漏 12 小时后，热像图上可以明显看出渗漏的区域与正常区域有 2-3℃的温度差异，形成一个清晰的温度低区。晚上渗漏时，温度比正常高 1-2% ，形成一个高温区。

3.2 环境因素对检测精度的影响分析

实验结果显示，环境因素对红外热像技术检测建筑墙体渗漏的精度有一定影响，环境温度变化会影响墙体表面整体温度，进而影响渗漏部位与正常部位的温度对比度。在低温环境下温度对比度较小，检测难度较大；在高温环境下温度对比度大，检测效果好。如在环境温度 10℃时，渗漏部位与正常部位的温度差异在热像图上显示不明显，易出现漏检；在环境温度 30% 时，温度差异明显，检测精度高。

环境湿度对检测精度影响主要体现在水分对红外线吸收和散射作用上，环境湿度大时，空气中的水汽吸收散射掉一部分红外线，致使红外热像仪接收到的红外辐射能量减少，从而造成热像图清晰度降低、对比度降低等现象。实验表明，80%RH 湿度情况下，热像图上细节不清晰，渗漏处无法分辨，但当湿度为 40%RH 时，热像图清晰，可明确地找出渗漏位置及范围。

光照条件对检测结果影响也很大。强光照射下，墙面会受太阳照射热辐射，造成墙面上温度分布不均，形成额外温度干扰，掩盖了渗漏地方真实温度差异，无光或者光很弱的情况下，检测结果比较准确可信。因此在检测时尽量选择阴天或晚上的时间段，光照较弱时。

二、基于红外热像技术的建筑墙体渗漏定位方法

（一）温度场分析法

温度场分析法是通过红外热像技术进行建筑墙体渗漏定位的一种常见方法，通过分析红外热像图中墙体表面的温度场分布情况来确定渗漏部位的位置，正常墙体的温度场分布比较均匀，渗漏部位由于其热传导特性的改变，在温度场中会形成一个异常区域，根据这个异常区域的形状、大小、位置等信息可以大致判断出渗漏的来源。比如在热像图上出现一个圆形或者椭圆形的低温异常区域，位置出现渗漏可能是点渗漏，若见长条状温度异常带，墙体裂缝可能是线渗漏原因。

为了更好地找到渗漏源，还可以采用温度梯度的方法，渗漏处与正常处存在温度梯度，通过计算温度梯度的大小和方向，可以更好地确定渗漏源的方向和距离，在实际操作中，可以使用图像处理软件对红外热像图进行分析，提取温度场和温度梯度信息，帮助检测人员进行渗漏定位。

（二）时间序列分析法

时间序列分析法是利用红外热像仪对建筑墙体连续监测，得到不同时刻的热像图，通过分析不同时间测得的渗漏部位温度，以确定渗漏处的温度变化情况，从而达到对渗漏定位的一种方法。因为渗漏点的温度变化与正常位置存在一定延迟，所以在一段时间后，其与周围正常位置的温度会发生变化，在对时间序列图像分析时就能找出渗漏处温度变化的异常之处，进而确定出渗漏源的位置。

在白天日照下，正常墙体表面温度随着光照时间逐渐上升，而渗漏处因水分影响，温度上升较慢，通过对不同时段的热像图进行比较，可以看到渗漏处的温度上升曲线和正常处的差异，从而找到渗漏源。时间序列分析法对检测缓慢渗漏或者间歇性渗漏的效果较好，能提高渗漏定位的精度。

（三）多视角检测法

实际建筑墙体检测时，墙体结构复杂存在遮挡或者视角受限情况，单视角红外热像检测难以全面准确检测到渗漏部位，多视角检测法从不同角度对墙体实施红外热像采集，得到多个视角热像图，再综合分析这些热像图，以实现对渗漏部位的精确定位。

对建筑物的拐角处墙体进行检测时，从正面和侧面分别开展红外热像采集，把两个视角的热像图做比较分析，就能清楚地找到渗漏部位在墙体内部所处的位置，多视角检测法能够有效地弥补单一视角检测的不足之处，提升检测的全面性和精确度，不过也加大了检测的工作量和数据处理的复杂性。

三、结论

红外热像技术依靠非接触、无损检测的优势，在建筑墙体渗漏检测方面具有巨大的潜力，从实验数据来看，其能够很好地捕捉到渗漏处的温度异常，但是检测效果受环境因素的影响，实际使用时要挑选合适的检测时段和环境。三种定位方法分别从不同角度达到渗漏源的准确定位，满足不同的检测需求，不过它还存在数据处理复杂等状况，以后的研究可以围绕算法改善、多种技术融合等方面展开，从而进一步提高检测的精确度和速度，推进红外热像技术在建筑渗漏检测中的广泛使用。

参考文献

[1] 薛伟 . 某小区建筑墙体渗漏检测及原因分析 [J]. 建材技术与应用，2023，(05):50-52.

[2] 邱崇珂. 基于红外和雷达的建筑渗漏无损检测研究[D]. 重庆大学，2023.

[3] 刘颖 . 基于深度学习的红外墙体裂缝高精度检测技术研究 [D]. 北京邮电大学，2021.