红外热像检测技术在土木工程中的应用
摘要
经济的快速发展，使得我国的基础设施不断完善，许多已经建成并且投入运营的工程在运行过程中可能会出现各种各样的缺陷和问题，传统故障排查方法存在着低效率、高成本和一定的安全问题，并不能真正满足工程项目的检测需求。尤其是现代钢混结构工程，属于多种材料的复合，不仅结构复杂，在性质方面也存在很大的分散性，使得红外热像检测技术在土木工程中并没有得到非常广泛的应用。基于此，本文从国内外的研究现状出发，对红外热像检测技术进行了全面分析，并就其在土木工程中的应用进行了研究和探讨。
关键词：红外热像检测技术；土木工程；混凝土缺陷；应用
引言：结合大量的工程实践分析，在施工及运行过程中，受材料、工艺、环境等因素的影响，不可能完全不出问题。即使是非常轻微的质量缺陷，如果无法及时发现和处理，经过一段时间的发展后都可能会对结构整体的稳定性和耐久性造成影响，严重的甚至会引发工程事故。现阶段，我国对于桥梁、高架、堤防等土木工程构筑物的常用检测方法包括了雷达法、超声波法、冲击回波法等，这些方法各自都有着自身的优势，同样也存在一定缺陷，限制性较强，检测结果的准确性和可靠性也无法保障。基于此，应该在土木工程领域引入红外热像检测技术。第1章:国内外研究现状
如何在不破坏混凝土结构的情况下，实现对其结构缺陷的准确检测，是国内外一致研究的问题。虽然目前存在许多能够实现混凝土无损检测的方法，但是无论哪种方法都存在一定的缺陷和不足，并不能真正满足土木工程事业发展的实际需求。从国内外的研究现状出发，对几种常见技术进行分析：
首先是超声检测，主要是用相应的超声波仪器产生超声波，然后将超声波引导进试件中，通过与试件材料的相互作用，超声波的波长和方向会出现一定的变化，形成反射、透射或者散射等，然后被预先设置好的检测设备接收，检测人员根据接收到的超声波特征信息，对试件的性能进行评估，对其内部是否存在缺陷做出准确判断，具有适用性强、穿透力强、定位准确、灵敏度高、成本低廉等优势，不过其在应用中采用的是穿透测试的方法，需要构建两个相对的测试面，因此难以在路面、墙体、护坡以及衬砌结构中得到有效应用，缺陷的位置和形状会在一定程度上影响检测的结果[1]。
其次是雷达检测，其基本原理是依照雷达波在混凝土中传播的速度受介质介电常数影响，如果遇到缺陷等介电常数变化相对加大的目标，雷达波会出现发射或者散射的情况，依照接收到的反射波形以及传输时间内，能够准确判断混凝土内部状况。雷达检测法采用的是单面检测模式，结果呈现出断面图，检测速度快且成果直观。但是，混凝土雷达仪的雷达虽然具备较高的分辨率，但是穿透能力不足，无法穿透金属，也就无法实现对钢筋结构下混凝土缺陷的有效检测，加上以进口为主的设备来源使得检测成本偏高。
然后是声发射检测，声发射指应力松弛过程中释放的以应力波形式传播的应变能，受荷载影响，混凝土结构会发生形变，若形变超出本身弹性极限，则会引发开裂问题，释放应变能，形式包括光能、声能、热能等。可以在混凝土表面设置发射传感器，通过对不同位置接收声能到达的时间差，可以对声发射源也就是
缺陷的位置进行准确判断，帮助技术人员了解混凝土结构的内部状况。不过，声发射信号容易受到噪音的干扰，测试精度难以保证[2]。
最后是冲击回波检测，基本原理是利用专业仪器设备，向物体表面发送周期较短的应力脉冲波，压缩波在物体内部传输，遇到无法穿透的缺陷会反射，遇到表面边界同样会反射，在波速确定的情况，配合单面测试，能够得到缺陷的具体位置和深度，具有直观、快速、方便等优势，在单面结构中有着良好的适用性。同样，单点检测的方式导致其检测结果不够全面，无法对构件缺陷进行全面反映。
第2章:红外热像检测技术
2.1检测技术简述
红外热像检测技术指利用红外热像仪针对物体不同部位辐射的红外线进行测量，依照温度分布构件红外热像图，从而实现对材料和结构内部缺陷的有效检测。红外热像检测技术属于一种非接触无损检测技术，可以通过连续扫描的方式进行检测，因此也称红外扫描检测技术。红外热像检测技术有着非常显著的特征，首先，从理论上，探测器焦距最小为20cm ，最大无上限，可以实现非接触广视域的无损检测；其次，探测器只会对红外线产生相应，无论是白天还是晚上都能够正常工作；然后，红外热像仪能够测量的温度发展在-50℃～2000℃，因此适用范围相当广泛；最后，红外热像检测技术适用于静态目标和动态目标的常规检测与跟踪检测，能够保证良好的检测效果[3]。
2.2原理及影响因素
2.2.1原理
热辐射是电磁波传递热能的一种方式，任何温度超过绝对零度的物体内部会持续激发电磁波，产生交变电磁场，将热能转换为电磁波。物体温度与内部电子的激动程度呈正比，其热辐射是由面而发，向平面上半球体的所有方向发射，物体法向辐射功率与同等温度黑体的法向辐射功能比称为辐射率，这里的黑体指能够吸收所有波长入射光且不发生反射的物体，吸收系数1，反射系数0[4]。依照普朗克辐射定律，当黑体绝对温度为T （K ）时，在波长λ的单位波长内，能量功率密度计算公式为
]/)[1(),(251
2m cm W e C T W r c μλλλ?-=
公式中，表示波长，单位μm ，T 表示黑体绝对温度，C1和C2指第一、第二辐射常数，为固定值，可以直接查得，h 表示普朗克常数，k 表示波尔茨曼常数，c 指光速。依照普朗克定律可知，当物体绝对温度不为0时，其必然存在能量辐射。
红外线在到达一个物体时，会被物体吸收一部分，经表面反射一部分，其余则会穿过物体，三种的关系为
1=++T βα
这里的、和T 分别表示吸收系数、反射系数和透射系数。理论上，物体吸收系数与辐射率相等，存在εα=，对于红外线无法穿透的物体，有1=+βε。λαβ
虽然黑体能够将全部入射能量吸收，但是在现实生活中存在的物体很多时候不可能具备完全为零的反射系数，在吸收系数不同的情况下，辐射能量也存在较大差异，想要保证测量结果准确，想要对辐射率进行修正，确保其尽可能接近1[5]。
2.2.2影响因素
会对红外线辐射造成影响的因素有很多，首先是大气衰减作用，在经过大气时，由于大气分组的吸收和散射作用，红外线辐射会出现一定程度的衰减，在运用红外热像仪进行红外成像检测时，应该尽可能避免烟尘、水汽等的存在，以保证测量精度；其次是物体辐射率，其与很多因素有关，一是材料性质，非金属材料以及金属氧化物具备较高的红外辐射率，纯金属的红外辐射率则相对较低；二是温度，研究表明，随着温度的升高，多数非金属材料的辐射率会有所下降，金属材料的辐射率与温度近似成比例关系，电阻率决定了比例系数；三是表面状态，如果物体表面相对粗糙，则反射率会有所下降，辐射率也会大大提高，不过这种对应关系常见于金属材料，非金属材料表面状态与辐射率的关系不大[6]。而在实际操作中发现，通过在物体表面覆盖薄层，如涂料、氧化膜、润滑油等，能够对物体的辐射率造成显著影响；四是颜色，物体颜色主要影响其本身对于可见光的发射和吸收，虽然同样会影响红外线，不过影响较小；然后是背景辐射，红外检测过程中，检测结构不仅需要考虑被检测物体本身的红外辐射，还应该关注其对于太阳及环境辐射的反射。相关研究表明，当仰角接近地平线时，大气辐射与环境温度下的黑体辐射基本等同，而如果水汽较重，如下雨前或者在森林等潮湿区域，水蒸气发射带光谱范围内会存在较高的天空背景辐射。
2.2.3红外热像仪
红外热像仪的基本结构包括了光学透镜、传感器、信号处理电路以及图像显示单元，传感器一般会选择氩气、氮气等冷却传感器，以确保能够在极短低温环境下正常运行。如果是应用于土木工程领域，可以选择电子冷却的方式[7]。红外热像仪能够在规定时间内完成对温度分布情况的检测，以人工偏光板对图像进行记录，如果需要进行空洞或者剥落等的检测，需要配合图像处理装置来保证结果的准确性。红外热像仪在实际应用中具备几个显著的特点，一是其本身的非接触性保证了检测的远距离和大范围，二是实用性强，能够实现快速准确检测，三是可以利用图像对物体表面温度分布进行确认，四是可以实现对信号的连续操作。
红外热像仪采用的是红外线扫描的原理，可以对被测物体产生的红外辐射量进行收集，得到物体整体的红外辐射量分布图，即通常所说的红外热像图，图中包含了被测物体各部分的温度，因此在很多时候也称温度图[8]。
2.2.4理论依据及检测方式
1、理论依据
从红外线辐射的基本原理出发，发现其本身具备一些特殊的规律性，对红外线辐射的本质特性进行了揭示。红外检测的理论依据有很多，一是普雷夫定则，在单位时间内，两个吸收不同能量的物体也会发射不同的能量；二是基尔霍夫定律，物体本身发射与吸收本领的比值不受其性质的影响，属于波长与温度的普适函数，该函数是绝对黑体的发射本领；三是维恩位移定律，在黑体发射本领中，温度与辐射频率的关系呈现为比值方式。在热流和光照均匀注入的情况下，若物体本身不存在缺陷，则其正面与背面温度适中保持均匀分布，反之温度的分布则会呈现不均匀性，缺陷位置会发生热量堆积。如果物体本身存在导热性缺陷，则在热传导过程中，会得到截然相反的结果，也使得红外热像检测技术能够有效检测材料的均匀性和内部缺陷。
2、检测方式
依照检测方式的不同，可以将红外检测分为两种，一是被动式检测，主要是结合工件自身温度分布，对其内部缺陷进行检测，二是主动式检测，通过太阳辐射或者人工加热工件，经一定延迟后对其表面温度分布进行测量。主动式检测可以细分为单面法和双面法，前者强调在工件的同一个面进行加热和检测，利用红外热像仪对工件表面温度分布进行记录，在必须采用这种方法时，应该选择工件导热性较差的一面；后者则是在工件一个面加热，然后记录另一个面的温度分布[9]。
2.2.5在土木工程领域中的应用
从目前来看，红外热像检测技术在土木工程领域的应用多停留在定性分析阶段，必须配合相应的实践来对物体表面温度进行采集，通过合理分析，才能实现对其内部故障的准确判断和定位。
1、建筑领域
一是建筑外墙缺陷检测。在建筑使用过程中，外墙是最容易出现问题的部分，比较常见的缺陷包括剥落、空鼓、开裂等，传统检测方法不仅效率底下，而且对于一些隐藏在墙体内部的故障并不能准确检测出来，与之相比，红外热像检测可以在非接触的情况下通过扫描的方式实现大面积检测，效率和效果更好；二是建筑节能检测，在建筑工程中，想要明确建筑的保温隔热性能，可以利用红外热像技术进行温度场检测，判断是否存在明显的温度差异，找出缺陷的具体位置，为建筑节能评估提供参考依据；三是渗漏检测，渗漏会导致受潮，影响建筑的使用体验，而渗漏点本身的细微性导致很难通过肉眼识别。利用红外热像仪进行大面积扫描，可以快速找出渗水的位置和源头，为后续处理提供便利。
2、混凝土工程
一是路面混凝土检测，以沥青混凝土路面为例，在施工和运营过程中容易发生离析现象，影响路面的质量和使用寿命。沥青混凝土路面离析的常规检测手段包括取观察法、取芯法等，在实际应用中存在着效率底下、主观性强以及对路面的破坏性等缺陷，红外热像检测技术则能够通过图片直观反映路面温度场，实现无损快速检测；二是火灾损伤检测，火灾对于建筑的破坏作用极其巨大，及时没有导致建筑的倒塌，但是对于内部结构的损伤是必然存在的，从保证建筑使用安全的角度，在火灾发生后，需要做好受损程度的评估。针对当前混凝土工程火灾损伤检测中超声、回弹、钻芯等方法存在的局限性，红外热像检测技术的应用能够显著提升火灾损伤的程度，为修复补强方案的制定提供参考；三是冻融破坏检测，冻融循环可能导致混凝土结构松散，出现大量微裂纹，严重情况下表层会出现剥落问题，在这种情况下，混凝土结构中会进入大量空气，导致热流传输受阻，表面温度升高的范围和程度可以直接反应受害情况，这也为红外热像检测技术的应用奠定了良好基础[10]。
3、加固工程
就两种常见加固方式进行讨论，一是钢板加固，在结构表面粘贴钢板来实现加固的目的，钢板粘贴的质量主要依靠观察、敲击和超声检测，前两种方法要求检测人员具备丰富的经验，而且可靠性无法保障，超声检测检测区域有效，对于无法接触到的区域检测相对困难，还需要在被检测结构表面涂上耦合剂，效率低下且成本偏高。与之相比，红外热像检测技术的探测距离理论上能够达到无线，可以实现大面积检测，效率更高，检测结果也更加准确可靠；二是碳纤维加固，与钢板加固的原理相同，如果结构表面存在剥落、蜂窝等缺陷，在没有进行找平
处理的情况下，碳纤维无法实现与混凝土的牢固粘结；在施工过程中，如果碳纤维没有得到充分浸渍，则可能出现撕裂现象。运用红外热像检测技术，在比例尺固定的情况下，能够实现对大面积碳纤维粘贴质量的整体评估，及时发现施工环节存在的浸渍不完全、翘边、空鼓等问题[11]。
第三章：混凝土缺陷深度理论推导
3.1导热微分方程
任意材料在任意时刻的温度场都能够利用三维热传导方程进行描述
v q z z T y y T x x T t T pc +????+????+????=??)()()(λλλ
其中，p 、c 和T 分别表示材料的密度、比热和温度，t 表示时间，λ表示导热系数。若物体本身的p 、c 和λ固定为常量，上述方程可以简化为pc q T v /t T 2+?=??α，其中的表示温度T 的拉普拉斯运算符，pc a /λ=，表示热扩散率或者导温系数，单位㎡/s 。
3.2导热的单值性条件
一是几何条件，指导热过程中涉及的物体的大小和几何形状；二是物理条件，即物体本身的物理特征，如之前提到的p 、c 和λ值等；三是时间条件，或者说时间条件，当物体内部初始温度分布均匀是，存在t=0，T=f （x,y,z ）=常量。由此可知，在稳态导热工况下，时间条件毫无意义，其本身只存在非稳态导热的过程中；四是边界条件，对于导热物体，比较常见的边界条件有几种，一是给出物体任意时刻边界温度分布，存在)(10边界上在Γ=T T ，这里的),(00t T T Γ=；二是给出物体任意时刻边界热流密度，存在)()(2边界上在Γ=??+??+??q n z T n y T n x T z y x λ，公式中),(t q q Γ=，nx 、ny 和nz 表示边界外法线方向余弦[12]；三是给出物体边界直接接触的流体温度Tf 及流体对流换热系数h ，结合牛顿冷却公式以及能量守恒定律，有n n T T T h f ??=-λ)(，边界条件的表示为))(()(
3边界上在Γ-=??+??+??T T h n z T n y T n x T f z y x λ。
3.3固体热传导
选择不存在内热源的试样，问题数学描述为)0(22＞t x T t T i ??=??α,设定初始条件
为T=T0，t=0，配合边界条件分析，对全新的无因此变量进行定义，结合上述相
关公式，无因此温度的解析式可以表达为
),,,(20λλαθqL L x hL L t f T T T T i f f =--=
，该表达
T 2?
式也是以实验建立缺陷混凝土传热理论的关键所在。
3.4缺陷混凝土传热
缺陷位置与完好部位的有着不同的热传导率，会在试件表面引发温度差异，因此，通过对表面温度的检测和分析，能够得到缺陷的位置和形状。红外热像检测技术在土木工程中应用的主要对象是混凝土，依照物体内部热流传递情况及表面温度分布情况，可以实现对缺陷混凝土传热状况的有效分析。在土木工程中，红外热像检测技术检测的对象多是高层建筑、公路桥梁等的内部缺陷，这些结构的厚度远超其他尺寸，因此可以将之近似看做无限大平面体的一维热传导问题
[13]。
3.5缺陷深度计算公式推导
以单面检测法为例，对缺陷深度计算公式进行推导。假设某半无限大物体厚度x ＞0，初始温度为0℃，则当事件t ＞0时，于x=0的边界上接受太阳辐射，在环境温度Tf 为常数的情况下，配合相应的公式，经转化后，能够得到加热后不包含缺陷区域的表面温度随时间变化公式
))((2),0()(4)(4)1()1(t T T t pc t T t T n s f n s n s -==++λπεσ
若试件内部存在缺陷，则红外线会出现反射，反向传输的距离为缺陷深度的两倍，在这种情况下。结合试件在t 时刻的表面温度数值以及缺陷部分表面温度随时间变化情况，经数学计算和等式变化，可以得到缺陷深度计算公式
)]ln()[ln()1()1(++?-=n n s T T t l α
公式中，l 表示缺陷深度，α表示导温系数，t 表示时间，
表示试件在t 时刻不包含缺陷区域1的表面温度，表示时间在t 时刻缺陷区域2和不包含缺陷区域1的对应表面问题。
（六）温度场公式误差
一是Newto-Cotes 求积公式截断误差。Newto-Cotes 求积公式为
?+-=b a b f a f a b x f )]()([2)(
f （x ）在区间（a ，b ）中存在二阶连续导数，截断误差表示为
?--=t
n dt t t f a b R 03
)1()(2)(ξ
公式中，),()(b a th a ∈+=ξξ，h=b-a 。假设在t=[0,1]区间内存在连续，同时t （t-1）在区间（0,1）内不变号，则依照积分中值定理，必然存在
),0(~,6)()1())~(()1()(*0*
0*t t f dt t t h t a f dt t t f l l
∈-=-+=-??ηξξ 则截断误差表达式可以转化为
),(),(2)(*3
b a f a b R ∈-=ηη
)1(+n s T )1(+?n T )(th a +ξ
结合该公式分析，截断误差与时间t以及缺陷深度l存在密切关联[14]。
第四章：加固工程中红外热像无损检测技术应用
在土木工程中，钢筋混凝土结构的加固方法多种多样，而从加固施工的便捷性、加工费用的经济性和加固后结构的稳定性考虑，比较常见的加固方法有两种，一是粘钢加固法，二是碳纤维加固法，这里对其进行分别分析。
4.1粘钢加固法
粘钢加固法指利用胶粘剂将薄钢板粘贴在需要加固的构件表面，对构件的受弯和抗拉性能进行强化，其本身具备几个非常显著的优点，一是施工简单，只需对待加固构件表面进行适当处理后，以粘结剂将钢板粘上即可，不需要用到专业设备，施工非常方便；二是胶粘剂硬化迅速，在加固3d后就能够发挥作用，加固过程中只需适当减少构件荷载即可，在应急加固工程中效果显著；三是粘结强度高，加固体能够与混凝土构件形成整体，受力均匀，不会引发应力集中问题；四是效果良好，能够显著提升结构承载能力，同时为构件提供保护，强化其整体刚度。
利用红外热像仪对粘钢加固法进行检测，需要从针对两种不同情况进行分析：一是无外加热源。在粘钢加固法中，钢板与混凝土之间如果存在空鼓或者剥离，空气的进入会增大结构内部热阻，从而出现与正常区域不同的温度变化。在没有外加热源的情况下，基底混凝土本身较大的热容比会使得其将自身的热量传递到钢板上，但是受空气层隔热作用的影响，热量无法及时传递，会导致缺陷部分温度较低；二是有外加热源。相同环境温度下，钢板与混凝土并不会出现很大温差，从加大温度梯度考虑，可以引入表面冷却方法，将液氮浇在钢板表面，使得其温度能够迅速下降，在这种情况下，环境温度超过钢板温度，会将热量从空气传递给钢板，而在存在空鼓缺陷的位置，由于热量无法及时传递给混凝土，温度较正常部位更高[15]。
4.2碳纤维加固法
碳纤维加固法是以碳纤维替代钢板作为加固材料，凭借本身良好的物理力学性能在土木工程加固中有着良好的适用性。碳纤维的强度可以达到普通建筑用钢材的数倍乃至十数倍，弹性模量也有所增强，为建筑混凝土结构的加固与补强提供了良好的材料和技术支撑。碳纤维加固法的优点体现在几个方面，如施工简单、高强高效、适用性强，耐久性好等。利用红外热像检测技术对碳纤维加护的质量进行检测，正常情况下，由于混凝土构件本身的热容加大，当表面温度高时，热量会从表面传递给构件，碳纤维本身与结构材料之间的热量传递很少，若存在空鼓等缺陷，碳纤维粘贴面会出现较大的温度变化。外表面温度升高，空气隔绝作用会导致空鼓部分热量无法及时向基底传递，温度较高；表面温度降低时，空鼓部分的温度也更低，依照这个原理，通过对结构构件表面温度场的分析，可以有效判断碳纤维加固的质量[16]。
结束语
总而言之，在经济发展的过程中，土木工程项目的数量持续增加，对于工程的施工和运行质量检测也受到了越来越多的关注。针对传统检测方法存在的不足和问题，红外热成像检测技术凭借本身易操作、高效率、低成本和广范围的特点，在土木工程领域得到了广泛应用，有着良好的发展前景，应该得到足够的重视和推广。
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作业一红外热像检测技术综述 院（系）名称机械工程及自动化学院科目现代无损检测技术 学生姓名X X 学号XXXXXXXX 2016 年1X 月1X 日
红外热像检测技术综述 XXXX XXXX 目录 1 红外热像检测技术的原理介绍 (1) 2 红外热像检测技术的应用 (2) 2.1材料的内部制造缺陷的红外热像检测 (2) 2.3结构内部损伤及材料强度的检测 (3) 2.4在建筑节能检测中的应用 (3) 2.5建筑外外墙面饰面层粘贴质的检测 (4) 2.6在建筑物渗漏检测中的应用[13] (4) 3 红外热像检测技术国内外发展现状 (5) 3.1红外热像检测技术国外发展现状 (5) 3.2红外热像检测技术国内发展现状 (7) 4 参考文献 (10) I
1 红外热像检测技术的原理介绍 红外热成像检测技术采用主动式控制加热激发被检物内部缺陷，通过快速热图像采集和基于热波理论图像处理技术实现缺陷检测。它通过光学机械扫描系统，将物体发出的红外线辐射汇聚在红外探测器上，形成红外热图像，由此来分辨被测物体的表面温度。该技术具有检测速度快、非接触、范围广、精度高、易于实现自动化和实时观测等诸多优点，适合于裂缝、分层、积水、冲击损伤等问题的诊断。 红外线和可见光及无线电波一样是一种电磁波，红外线的波长比可见光长，比无线波短，为0.78~1000m μ，可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度，都会因为分子的东{转和振动而发出“辐射能量”，红外辐射是其中一种。如果把物体看成是黑体，吸收所有的人射能量，则根据斯蒂芬—玻尔兹曼定律，在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为: ()40 ,M M T d T λλσ∞==? (1.1) 式中:()()152121,exp 1c M T c W m m T λλμλ---??????=-???? ?????? ??? 为黑体的光谱辐射度;1c ，2c 为辐射常数，8241 3.741810c W m m μ-=???，42=1.438810c m K μ??，σ为斯蒂芬—玻尔兹曼常数，8245.6710W m K σ---=???，实际的大部分人工或天然材料都是灰体而不是黑体材料，与黑体不同，灰体材料的发射率1ε≠，灰体表面能反射一部分入射的长波()>3m λμ辐射，因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成，用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和ap M ，但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体，将ap M 称为表观辐 射度，为便于理解，一般将其转换为人们较熟悉的温度单位，称为表观温度ap T ，即: ()()()()04,,ap t l ap ap M M T M T d T λελλρλλλσ=+=? (1.2) 上述的表观温度ap T ，即为红外探测器测量所得温度。在无损检测中测量距离一般较近，可以忽瞬大气的影响，故被测物体的表面发射率。的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。
土木工程试验与检测（一） 一、填空题（每空1分，共15分） 1 ?结构检测方法按其检测方法的不同可分为非破损检测法、半破损检测 法_____ 、破损检测法_______ 0 2. 超声波检测混凝土裂缝的方法有平测法、对测法、斜测法。 3. 防止钢筋锈蚀最重要的措施是增加混凝土的密实性和混凝土的保护层 厚度。 4. 在砌体结构检测中，当采用原位轴压法、扁顶法、原位单剪法、筒压法时，要求每个测区的测点数不应少于—L个。 5. 在单桩竖向静载荷试验中，当采用慢速维持荷载法时，每级加载为预估极限荷载的1/10-1/15 o 6. 对钢结构强度及变形的检测，常用的有电测法、机测法和表面硬 度法。 7. 静力载荷试验目的是确定地基土的临塑荷载、极限荷载，为评定地基土的—承 载力提供依据和估算地基土的变形模量。 8. 影响钢筋混凝土结构耐久性的最关键问题是钢筋锈蚀。 二、名词解释（每题5分，共25分） 1. 非破损检测法 答：所谓非破损检测法，是以某些物理量与混凝土标准强度之间得相关性位基本依据，在不破损混凝土结构的前提下，测得混凝土某些物理特性，并按相关关系推算出混凝土得特征强度作为检测结果。 2. 混凝土碱骨料反应 答：混凝土的碱骨料反应是指混凝土中水泥、外加剂、掺合料和拌合水中的可 溶性碱（钾、钠）溶于混凝土孔隙中，与骨料中的活性成分（活性氧化硅）在混凝土硬化后逐渐发生的一种化学反应，反应生成物吸水膨胀，使混凝土产生膨胀压力, 导致混凝土开裂和强度降低，严重时会导致混凝土完全破坏的现象。
3. 混凝土的冻融破坏 答：混凝土冻融破坏是指在水饱和或潮湿状态下，由于混凝土正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水结冻膨胀，溶解松弛，产生疲劳应力，造成混凝土由表及里逐渐剥蚀的破坏现象。 4. 回弹法 答：回弹法是指在结构或构件混凝土上测得其回弹值和碳化深度来评定该结构或构件混凝土强度的非破损检测方法。 5. 静力载荷试验 答：静力载荷试验是指在拟建建筑物场地上，在挖至设计的基础埋置深度的平整坑底放置一定规格的方形或圆形承压板，在其上逐级施加荷载，测定相应荷载作用下地基土的稳定沉降量，分析研究地基土的强度与变形特性，求得地基容许承载力与变形模量等力学数据。 三、简答题（每题10分，共40分） 1. 钢筋锈蚀的必要条件是什么？影响钢筋锈蚀的主要因素有哪些？ 钢筋锈蚀的必要条件是必须存在氧气和水份。（2.5 分） 影响钢筋锈蚀的主要因素有： （1）PH值（1.5 分） （2）Cl-含量（1.5 分） （3）氧（1.5 分） （4）混凝土的密实性（1.5 分） （5）混凝土保护层（1.5 分） 2. 在单桩竖向静载荷试验中，当采用慢速维持荷载法时，终止加载的条件是什么？答：在单桩竖向静载荷试验中，试验加载方式有慢速维持荷载法、快速维持荷载法、等贯入速率法及平衡荷载法。（4分） 当出现下列情况之一时，即可终止加载：
土木工程监测技术
第一章测试技术理论基础
测试技术是测量技术和试验技术的总称。 现代测试技术的主要功用： ●各种参数的测定； ●自动化过程中参数的反馈、调节和自控； ●现场实时检测和监控； ●试验过程中的参数测量和分析。 测试系统应具有的功能： ●将被测对象置于预定状态下； ●对信息进行采集、变换、传输； ●对信号进行必要的分析、处理和判断； ●信号的显示或记录。 现代测试技术的发展趋势： ●高精度、小型化和智能化； ●新型传感器的研制。 一、测试系统的组成 一个测试系统可以由一个或若干个功能单元所组成。 一个功能单元组成的测试系统： 弹簧称；温度计。 多个功能单元组成的测试系统： 直剪试验计算机测试系统（如图 1－1）。
典型的力学测试系统由四大部分组成（如图 1－2）： 荷载系统、测量系统、显示与记录系统。
1、荷载系统 荷载系统是使被测对象处于一定的受力状态下，使被测对象(试件)有关的力学量之间 的联系充分显露出来，以便进行有效测量的一种专门系统。 地下工程试验采用的荷载系统有： 液压式、重力式、杠杆式、弹簧式、气压式、等等。 2、测量系统 测量系统由（一次仪表）、中间变换和测量电路（二次仪表）组成。 一次仪表（传感器）把被测量（如力、位移）变成电信号； 二次仪表将信号变换、放大、运算，变成易于处理和记录的信号。 不同的传感器要求与其相匹配的二次仪表。 模拟式仪器中包含有抗干扰和滤波器等电路或器件； 数字式仪器中包含有抗干扰和滤波器等软件。 3、显示和记录系统 它是将信号及其变化过程显示或记录（或存储）下来，是测试系统的输出环节。 数据显示：各种表盘、电子示波器和显示屏； 数据记录：函数记录仪、光线示波器、打印机和绘图仪等； 数据存储：磁带记录仪、磁盘（硬盘、软盘）等，设备来实现，直剪试验计算。机辅 助测试系统中，以微机屏幕、等作为显示记录设备。 二、测试系统的主要性能指标 测试系统的主要性能指标是经济合理地选择测试系统时所必需明确的。 1、测试系统的精度和误差 精度：测试系统给出的指示值和被测量的真值的接近程度。精度与误差是同一概念的 两种不同表示方法。精度越高，误差越低。通常用测试系统相对误差和引用误差的大 小来表示其精度的高低：
红外测试技术培训试 题
红外测试技术培训试题 一、 单选题 1. 红外成像仪的色标温度量程宜设置在环境温度加 左右的温升范围内。 （ ） （a ） （A ）10K-20K （B ）5K-10K （C ）15K-25K （D ）20K-30K 2. 下图中哪个成像图不符合“确保被测设备不被遮蔽”原则（ ） （d ） 3. 在进行红外测试时，有以下步骤需要遵循，①重点、温度异常点精确测 温，②全面测温，③环境检测；应遵循的正确顺序为：（ ） （c ） （A ） ③①② （B ） ②③① ℃ 51.5℃3540 4550AR01℃51.5℃ 35404550 AR01℃ 51.5℃ 35 40 4550 AR01℃51.5℃ 35 404550 AR01 （A ） （B ） （C ） （D ）
（C）③②① （D）②①③ 4.对变压器进行红外诊断，应开变电站第种工作票。（）（b） (A) 第一种工作票 (B) 第二种工作票 (C) 第三种工作票 5.在红外诊断对环境的要求中，下列说法不恰当的为（）（b） (A) 环境温度一般不宜低于5℃、相对湿度一般不大于85% (B) 最好在阳光充足，天气晴朗的天气进行 (C) 检测电流致热型的设备，最好在高峰负荷下进行。否则，一般应在不低于30%的额定负荷下进行 (D) 在室内或晚上检测应避开灯光的直射，最好闭灯检测 6.在对红外热像仪拍摄的图像进行分析时，采用的是表面温度判别法，下列 解释准确的为( ) （d） (A) 同组三相设备、同相设备之间及同类设备之间对应部位的温差进行相比较 (B) 与红外测试的历史数据作相比较 (C) 在一段时间内使用红外热像仪连续检测某被测设备，观察设备温度随 负载、时间等因素变化的方法。 (D) 将所测得温度、与环境的温差，与设备运行规定值相比较 7.红外检测中，精确检测要求设备通电时间不小于（）（c） (A) 2h (B) 4h (C) 6h (D) 8h
红外检测技术在电气设备热故障预测与处理的应用探讨杨家 贤 摘要：经济的发展和人们生活水平的不断提高，使得电网的供电负荷不断攀升，电气设备因发生热故障而导致安全事故频发，为了可以及时检测出电气设备的热 故障而使用红外检测技术，从而确保设备可以稳定高效安全地运行。 关键词：红外检测技术；电气设备；过热故障；预测和处理 1引言 电气设备在使用电源为动力能源时，会存在发热的情况，而当设备零部件破损、缺少维护或者动力能源质量不合格的时候，集体的发热情况会超出正常的范围，从而引起设备的热故障，造成电气设备无法安全高效运行。而在物理学中， 我们知道物体的温度只要高于绝对零度，则势必会向四周辐射其特有的红外线，，因此科研人员运用此原理发明了红外检测技术，用于观察和分析物体的温度和热 分布情况，以此分析物体过热部位是否存在故障。因此，在本文中简述红外检测 技术的工作原理，并对该技术预测和处理电气设备的热故障进行用探讨，以供参考。 2红外检测技术概述 自然界中，物体的温度都较绝度零度（-273.15℃）高，因此物体就会向外周 放出其热辐射，而热辐射属于红外线，可以通过红外检 3.1电气设备易发热的部位 对设备的长期管理工作中，对其进行深入地分析，可以得知电气设备在运作 时发热较为严重的部位为：设备的电缆接头、出线接头、母排接头、穿墙套管和 隔离开关闸口等部位；其中变压器易过热的部位为套管的接线位置，电抗器的易 过热部位为中性点接地的局铁地，而电力电容器的易过热部位则为母线排连接和 跌落保险处。 2.2导致电气设备出现过热的因素 在对电气设备的各个易发热部位进行观察和分析，可以得知导致设备出现过 热现象的主要因素有两个，以下对两个进行分析。 2.2.1发热部位位于较为封闭的工作环境，这容易导致电气设备在工作时此处 的部件热量无法及时散发出去以降低该部位的温度，从而导致该部位温度异常升高，导致过热故障的发生，具体的原因有：①油浸高压导致漏油的电气设备出现假油位或者缺油的情况；②磁回路设备因漏磁、铁芯质量较差或者片间局部绝缘发生破损等原因无法正常工作；③设备因缺少适当的检修维护，导致长期工作的固体绝缘体材料出现氧化和高压所致的老化现象，降低了固体绝缘材料工作质量，从而减弱了电气设备的绝缘能力；④液体绝缘介质因其性能不佳、长期运作受潮或者化学性质发生变化，导致介质的性能降低。以上的原因，均会导致电气设备 的易热部位处于散热不佳的隔热环境中，影响设备的散热，从而导致设备出现过 热故障，这需要引起工作人员足够的重视。 2.2.2设备致热效应部位发生裸露，导致该部位裸露的导电边接体和接触面之 间的接触电阻的次数增多，从而导致该部位过热，通常引起致热效应部位裸露的 原因有：①设备的零部件在生产制造的时候未达标，导致设备的质量不过关，存在接触表面存在粗糙、氧化和焊接不当等情况而引起接触电阻的增大；②接触面间因局部出现放电现象，导致用于导电的连接体温度升高，而温度过高会导致金
关于土木工程结构检测技术的研究程志奇 发表时间：2018-12-25T11:24:29.830Z 来源：《基层建设》2018年第33期作者：程志奇 [导读] 摘要：土木工程的结构标准是根据实际的施工要点并以合理的建筑施工需求为基础，对可能存在需要检测的内容进行分析，确保土木工程整体结构检测的合理性。 湖北昌泰建筑工程有限公司湖北省鄂州市 436000 摘要：土木工程的结构标准是根据实际的施工要点并以合理的建筑施工需求为基础，对可能存在需要检测的内容进行分析，确保土木工程整体结构检测的合理性。基于此，本文对土木工程结构检测技术进行分析。 关键词：土木工程；结构检测；技术 1土木工程结构检测技术 1.1混凝土结构检测 混凝土土木建筑结构检测技术在土木建筑结构检测过程中主要运用的是钻芯法和回弹法。无论使用哪种方法，都需要保证混凝土现有的强度符合标准，混凝土的温度在适宜的范围内。只有确保混凝土符合标准，才能避免混凝土表面发生溶解、出现裂缝。以上问题常出现在土木工程地下室底板设计中，因技术人员失误，导致施工技术的运用出现问题，从而影响工程的施工效率和质量。 混凝土结构检测中的回弹法主要是通过对回弹值的测定来获取相关检测材料，找出有利用价值的参数，采用正确的方式进行强度抗压。回弹法测定混凝土强度是属于一种表面硬度法，其主要根据回弹高度与混凝土强度成正比的关系推算混凝土强度。在实际应用时，回弹法具有使用设备构造简单、方便工作人员操作的优势，能在较短的检测时间内，利用最少的资金来获取想要的数据。回弹法不适用于表层和内部之间的质量差异检测，对一些已经呈现出缺陷的内部构件检测结果也不理想。 1.2砌体结构检测 砌体结构检测技术在土木建筑结构检测过程中主要运用的是直接法和间接法。 1.2.1直接法 直接法主要是用来测量砌体强度和砌体抗剪强度的，其优点是可以直接测量出这些参数来反应材料和施工的质量，但是它存在一定的缺点，即操作量大且会对砌体造成一定的损伤。直接法能直接反应出结果，简明易懂，且具有很强的针对性。但是，其本身属于破坏性试验，也就是说直接法在建筑检测过程中会对砌体的结构造成损伤，因此，这种检测方式会被逐渐取代。 1.2.2间接法 和直接法不同的是，间接法在进行土木建筑结构检测过程中，是通过对砌体有关的砂浆的检测来获取相关参数，通过公式进行推演和计算，从而得到砌体结构的强度。这种测试方法的工作流程十分简单，主要判断砌体主体结构是否存在损伤，但其检测并没有直接针对砌体结构，所检测的结果存在很大误差。 1.3钢结构检测 与前两种检测方式相比，钢结构材料检测具有明显的应用优势。在施工过程中，钢结构能充分发挥出自身所具有的韧性，同时，其还具有很强的可塑性，且钢结构材质非常均匀。这些优势让钢结构在土木建筑结构的施工过程中得到广泛应用。钢结构的广泛应用使得钢结构检测的重要性凸显。为了使建筑能被稳定使用，就需要严格控制钢结构的质量和性能，确保其不会发生变形，定期开展检测工作，及时掌握钢结构的应用情况。当前，我国钢结构检测技术还不够成熟，大多单位主要采用一些国外的先进技术来进行土木建筑结构检测。常见的钢结构检测方法有结构性能实荷检测与动测、涂层厚度检测、涡流检测、超声波无损检测、射线检测、钢材锈蚀检测和磁粉检测等。我国一直致力于土木建筑结构检测方法的研究，为建筑使用寿命的稳定提供了保证，结构检测技术的应用使土木工程的整体质量得到了质的飞跃，对保证建筑的安全使用发挥了积极影响。同时，新型检测技术的运用，为国家和相关企业节约了一大笔资金，切实保证了人民的财产安全。 2土木工程结构质量检测方法的应用 2.1土木工程准备阶段的检测 对于土木工程主体结构进行质量检测是一项非常复杂的工作，因为我们在对其检测过程中需要对整个土木工程施工、材料、技术等进行有效的管理，因此我们必须要结合实际的要求，选择合适的检测方法。一般，我们在土木工程的准确阶段，为了能够有效的对土木建筑结构主体质量进行检测，需要我们对施工方案、材料质量、人员技术、施工技术等进行有效的管理。在工程建设施工开始前，必须要审查每一个施工单位的施工资质，确保施工单位具备相应的施工能力。并且还要对相关的技术人员、施工设备进行审查，确保施工设备的完整，人员技术符合施工要求。此外，作为重要的一个检测核心就是对施工方案的检测，通过应用先进的BIM技术对其整体结构方案进行三维模型检验。通过对施工土木建筑结构进行反复的撞击试验，从而将土木建筑结构施工方案中的一些问题进行查找，然后及时的进行解决，从而保证土木建筑结构施工方案的有效性。 2.2土木工程施工阶段的检测 当土木工程主体结构进入到施工阶段后，施工过程中我们针对土木工程主体结构的检测要求更加严格，保证检测过程中要认真、负责、抓重点，并且在检测过程中对于一些细节的把握要重视起来，不能够出现任何的遗漏，从而确保土木工程主体结构质量检测的有效性。施工阶段我们对于施工规范性、施工材料质量、施工过程中土木建筑结构的沉降率等都要进行及时的检测。就以沉降率的检测为例，一般在施工过程中都会存在沉降情况发生，这主要是由于建筑主体结构重量较大造成的，而普通的沉降不会造成太严重的后果，但是因为土木工程的所在地质不同，则沉降的后果也有所差异，从而给土木建筑结构的安全带来严重隐患。因此必须要对沉降问题进行及时的检测，首先将监测点布置在建筑主体结构的不同方位，并对土木建筑结构进行第一轮沉降检测，通过记录所有基准点数据作为参考，然后每天进行一次检测与记录，通过比较数值的变化，在正常沉降范围内则表示土木建筑结构主体安全，但是超出正常沉降值则需要及时的进行处理，防止发生严重的事故。 3加强土木工程检测技术的措施 3.1合理布置传感器 传感器在检测中有重要作用，传感器摆放位置是检测中一项非常重要的工工作。为了保证检测的准确性，必须对恰当、合理地摆放传
电网设备状态检测技术培训 ---------红外检测技术
安徽省电力科学研究院 王庆军 2011年3月
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
主讲人简介
王庆军,安徽省电力科学研究院高压所副所长，国网 公司技术专家 长期从事红外检测技术研究工作 公司技术专家，长期从事红外检测技术研究工作。
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
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一、红外检测基本知识及术语 红外 测基本 及术语 二、红外热像仪的操作使用 三、判断方法 判断 法 四、诊断依据及缺陷类型确定 、诊断依据及缺陷类型确定 五、电气设备红外缺陷典型图谱
输变电设备运维及故障诊断分析技术交流会
一、红外检测基本知识及术语 红外检测基本知识及术语
? 1 、红外线是 、红外线是一种电磁波（英国物理学家 种电磁波（英国物理学家 赫胥尔 1800 年发 现） (0.75 ￣1000 微米) ，位于可见光红色光带（0.38￣0.78 微米）之外，普通玻璃能透过可见光，但是却几乎不能透 过红外线。
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? 2 2、热传输的方式 热传输的方式 热传输有三种方式，分别是：传导、对流和辐射。对流通常只发生 在流体介质中。 介质中 ? 3、红外热像仪一般是由三部分组成： 红外探测头、图像处理、监视器。 ? 4、焦平面红外探测器的工作原理： 是依靠探测微型辐射热量的热探测器(Microbolometer)。探测器通过吸 收 射的红外辐射致使自身温度上升，从而引起探测器电阻变化，在 收入射的红外辐射致使自身温度上升，从而引起探测器电阻变化，在 外加电压的情况下进而产生信号电压。 ? 5、黑体： 任何情况下对一切波长的入射辐射的吸收率都等于1的物体。
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红外热像检测技术在土木工程中的应用 摘要 经济的快速发展，使得我国的基础设施不断完善，许多已经建成并且投入运营的工程在运行过程中可能会出现各种各样的缺陷和问题，传统故障排查方法存在着低效率、高成本和一定的安全问题，并不能真正满足工程项目的检测需求。尤其是现代钢混结构工程，属于多种材料的复合，不仅结构复杂，在性质方面也存在很大的分散性，使得红外热像检测技术在土木工程中并没有得到非常广泛的应用。基于此，本文从国内外的研究现状出发，对红外热像检测技术进行了全面分析，并就其在土木工程中的应用进行了研究和探讨。 关键词：红外热像检测技术；土木工程；混凝土缺陷；应用 引言：结合大量的工程实践分析，在施工及运行过程中，受材料、工艺、环境等因素的影响，不可能完全不出问题。即使是非常轻微的质量缺陷，如果无法及时发现和处理，经过一段时间的发展后都可能会对结构整体的稳定性和耐久性造成影响，严重的甚至会引发工程事故。现阶段，我国对于桥梁、高架、堤防等土木工程构筑物的常用检测方法包括了雷达法、超声波法、冲击回波法等，这些方法各自都有着自身的优势，同样也存在一定缺陷，限制性较强，检测结果的准确性和可靠性也无法保障。基于此，应该在土木工程领域引入红外热像检测技术。 第 1 章: 国内外研究现状如何在不破坏混凝土结构的情况下，实现对其结构缺陷的准确检测，是国内外一致研究的问题。虽然目前存在许多能够实现混凝土无损检测的方法，但是无论哪种方法都存在一定的缺陷和不足，并不能真正满足土木工程事业发展的实际需求。从国内外的研究现状出发，对几种常见技术进行分析：首先是超声检测，主要是用相应的超声波仪器产生超声波，然后将超声波引导进试件中，通过与试件材料的相互作用，超声波的波长和方向会出现一定的变化，形成反射、透射或者散射等，然后被预先设置好的检测设备接收，检测人员根据接收到的超声波特征信息，对试件的性能进行评估，对其内部是否存在缺陷做出准确判断，具有适用性强、穿透力强、定位准确、灵敏度高、成本低廉等优势，不过其在应用中采用的是穿透测试的方法，需要构建两个相对的测试面，因此难以在路面、墙体、护坡以及衬砌结构中得到有效应用，缺陷的位置和形状会在一定程度上影响检测的结果[1]。 其次是雷达检测，其基本原理是依照雷达波在混凝土中传播的速度受介质介电常数影响，如果遇到缺陷等介电常数变化相对加大的目标，雷达波会出现发射或者散射的情况，依照接收到的反射波形以及传输时间内，能够准确判断混凝土内部状况。雷达检测法采用的是单面检测模式，结果呈现出断面图，检测速度快且成果直观。但是，混凝土雷达仪的雷达虽然具备较高的分辨率，但是穿透能力不足，无法穿透金属，也就无法实现对钢筋结构下混凝土缺陷的有效检测，加上以进口为主的设备来源使得检测成本偏高。 然后是声发射检测，声发射指应力松弛过程中释放的以应力波形式传播的应变能，受荷载影响，混凝土结构会发生形变，若形变超出本身弹性极限，则会引发开裂问题，释放应变能，形式包括光能、声能、热能等。可以在混凝土表面设置发射传感器，通过对不同位置接收声能到达的时间差，可以对声发射源也就是缺陷的位置进行准确判断，帮助技术人员了解混凝土结构的内部状况。不过，声发射信
带电设备红外诊断技术应用导则 参照中华人民共和国 电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》 《华北电网有限公司红外技术管理制度》 1、从事红外检测与诊断工作的人员应具备以下素质： (1)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉红外检测与诊断技术的基本原理，掌握红外检测仪器的工作原理、主要性能、技术指标以及操作方法，并能熟练操作红外检测仪器。 (2)从事红外检测与诊断工作的人员应了解电气设备的性能、结构、运行状况。 (3)从事红外检测与诊断工作的人员应熟悉掌握中华人民共和国电力行业标准DL/T664-1999《带电设备红外诊断技术应用导则》和本管理制度，掌握《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分、电力线路部分）（试行）》和现场试验的有关安全规定。 2、红外检测的范围：只要表面发出的红外辐射不受阻挡都属于红外诊断的有效监测设备。例如：旋转电机、变压器、断路器、互感器、电力电容器、避雷器、电力电缆、母线、导线、绝缘子串、组合电器、低压电器及二次回路等。 二、红外检测与诊断的基本要求 (一)对检测设备的要求 1、红外测温仪应操作简单，携带方便，测温精确度高，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰，仪器应满足现场带电实测对距离的要求，并应能对表面放射率、大气环境参数、测量距离等进行修正以保证测量结果的真实性。 2、红外热电视应操作简单携带方便，有较好的测温精确度，测量结果的重复性好，不受测量环境中高压电磁场的干扰图像清晰，具有图像锁定、记录、输出和简单的分析功能。 3、红外热像仪应图象清晰、稳定，不受测量环境中高压电磁场的干扰，具有较强的图象分析功能，具有较高的热传感分辨率和图象分辨率，空间分辨率应满足实测距离的要求，具有较高的测量精确度和合适的测温范围。 (二)对被检测设备的要求 1、被检测设备应为带电设备。
土木工程结构试验与检测总结 衣食住行是人类生活的主要方面，其中住虽然不是最重要的，却也是必不可少的。而这学期学习的土木工程结构试验与检测让我了解到一个建筑的来之不易，更让我了解到建筑质量的重要性。结构试验与检测是一项科学实践性很强的活动，是研究和发展工程结构新材料、新体系、新工艺，也是探索结构设计新理论及验证实体结构的受力性能、承载力和可靠性的重要手段。 通过学习这门课程，我了解到了建筑结构检测和试验的任务，目的，定义和作用，也了解到进行土木工程结构试验与检测的工具，比如重物加载的方法及相关的加载设备、液压加载的方法及相关的加载设备、加载辅助设备、试件支承装置。 结构试验是以工程结构、构件或者结构模型为对象，以试验仪器设备为工具，以各种测试技术为手段，通过试验方式量测结构受载后的各种参数（位移、应力、应变、裂缝、振幅、频率、加速度等），据此，对结构物的工作性能作出评价，对建筑物的承载能力、安全性能作出正确的评定，确定结构对使用要求的符合程度，并用以检验和发展结构的计算理论。根据不同的试验目的、荷载性质、试验对象、试验场所、构件破坏与否、荷载作用时间等不同因素进行分类，可以为研究性试验和检测性试验、静力试验和动力试验、实体（原理）试验和模型试验、试验室试验和现场试验、破坏性试验和非破坏性试验，以及短期荷载试验和长期荷载试验。 1、研究性试验和检测性试验 根据试验目的，可分为研究性试验和检测性试验。 （1）研究性试验 研究性试验具有研究、探索和开发的性质。其目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性。或是为了创造某种新型结构体系及其计算原理，而系统地进行的试验研究。 研究性试验一般都是在室内进行，需要使用专门的加载设备和数据测试系统，以便对受载试件的变形性能作连续观察、测量和全面的分析研究，从而找出其变化规律，为验证设计理论和计算方法提供依据。这类试验通常研究以下几个方面的问题。
土木工程损伤检测技术研究 发表时间：2017-11-29T15:25:38.753Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第18期作者：陈胤逍 [导读] 进而有针对性的处理和维修损伤部位，从而改善土木工程现状，提高土木工程的坚固性、耐用性及可靠性。 中国人民解放军理工大学江苏南京 210000 摘要：土木工程在使用过程中容易受到人为因素、环境因素及其他因素影响，导致工程出现不同程度的损伤，如若不加以检测和维修，那么土木工程的使用性能将不断锐减，同时也会缩短土木工程的使用寿命。为了避免此种情况的发生，高度重视土木工程损伤检测技术的应用是非常必要的，此项技术能够及时有效的检测工程损伤部位，以便维修人员能够对损伤部位予以维修和加固，提高工程的坚固性、安全性、可靠性，为使土木工程可以长期有效使用创造条件。基于此，本文将着重分析土木工程损伤检测技术，进而分析影响土木工程损伤检测的因素，探究如何有效应用此项技术，希望对于提高土木工程的使用性能有所帮助。 关键词：土木工程；损伤；检测技术；影响因素 在土木工程建设过程中，后期维护与建造是同等重要的。因为无论建造过程中设计怎样合理、材料怎样合格、施工怎样完备，具体应用过程中都不可避免的受到环境、人为、自身等因素的影响，导致土木工程逐渐老化、损伤，使用效果逐渐降低，使用寿命逐渐缩短。而切实有效的展开土木工程的维护，可以及时发现工程使用过程中存在的损伤情况，进而采取有效的维修措施加以处理，增强工程的坚固性和可靠性。当然，要想做好土木工程使用维护，重视土木工程损伤检测技术是非常必要的，此项技术能够有效检测工程，及时发现损伤部位，以便相关维护人员能够针对损伤情况，采取行之有效的维修措施，进而改变工程现状，保证土木工程可以长期坚固耐久的使用。 一、土木工程损伤检测技术分析 （一）土木工程损伤的传统检测技术 从当下的角度来审视土木工程损伤检测技术，被定义为传统检测技术的有土木工程外观检查、检测土木工程的微破损、现场荷载试验及特殊情况下的抽样破坏试验等。之所以定义这类检测技术“传统”，主要是利用以上检测技术来检测土木工程的过程中虽然能够快速的检测出表面损伤部位及损伤原因，但是对于隐蔽部位的损伤却很难检测出来[1]。另外，诸多检测人员在检测过程中往往凭借自身经验来进行主观判断，忽略科学依据的分析和思考，导致土木工程损伤检测的准确性大大降低。 （二）土木工程损伤的现代检测技术 因传统检测技术存在一定的缺陷，促使相关科学工作者不遗余力的研究更加精确、有效的检测技术，也就是综合利用振动理论、系统识别、智能型传感器、信号采集与分析、动测试技术等科学技术，最终提出了试验模态分析法，将其应用于土木工程检测之中，能够检测出工程各种损伤，并且检测速度和质量有很大程度的提高。目前，基于此种试验模态分析法的现代检测技术主要有两种，即静态检测技术和动态检测技术。 1.静态检测技术 参考相关资料及总结静态检测技术应用经验，确定静态检测技术分为以下几种，即： ●射线检测技术。也就是通过使用射线、射线或中子射线的穿透作用，穿透后在感光材料上的影响所对应的内部结构状况予以分析，能够确定工程内部结构情况及损伤情况。但需要注意的是以上射线的吸收作用较强，穿透能力相对较弱，并且检测设备体积较大，容易造成土木工程破坏。所以，工作人员应当慎重选用此项检测技术。 ●声发射检测技术。因土木工程使用过程中如若受到外力作用而出现不同程度的损伤，那么工程的应力将有所松动，相应的发生的能量有所变化，以应力波方式释放。声发射检测技术就是基于这一点，通过检测和分析工程内部应力波的波长来判断声源位置，进而确定工程损伤部位。需要注意的是利用此项技术来检测土木工程的过程中容易受到外界声信号的干扰，导致检测不准确。 ●超声波检测技术。作为目前在土木工程中应用最为广泛的一种检测技术，超声波检测技术主要是检测工程使用中产生的超声波的传播时间、传播速度、衰减状况及频谱变化等指标，基于超声波声学量、土木工程力学量等对以上指标加以分析，最终判断工程内部材料的变化情况，如变化位置、变化程度等，确定土木工程损伤情况[2]。 2.动态检测技术 ●动态检测技术是通过结构振动响应以及测定土木工程的动态特性参数及其损伤部位进行检测。这充分说明了此项技术是建立在结构振动识别损伤的基础上展开的。当然，要想真正发挥此项技术的作用，准确检测工程损伤情况，需要在具体应用技术的过程中，首先对工程结构的固有频率、模态阻尼、模态振型等参数予以测定，之后利用数学函数来表示和计算工程的特性，如质量、刚度、阻尼等。其次，根据工程特性，可以有针对性的进行工程损伤检测，最终确定工程损伤情况。相对于静态检测技术来说，此项技术具有明显的优越性，尤其是在形态较大、结构较复杂的土木工程检测之中。 二、影响土木工程损伤检测的主要因素 对土木工程损伤检测工作实际情况予以分析，确定工程损伤检测的准确性有待提高。这是因为在工程损伤检测过程中容易受到某些因素的影响，导致检测结果存在偏差。土木工程损伤检测中可能存在的影响因素有： （一）检测设备 作为土木工程损伤检测的主要工具和载体，检测设备能否有效应用直接决定检测结果是否会出现偏差。在科学技术蓬勃发展的今天，先进检测技术及配套检测设备的应用，不仅为消除工程损伤创造了条件，还在一定程度上体现了相关机构的检测能力。但是，因为检测设备问题而引发的工程损伤检测不准确情况也时常出现。经过进一步分析，未定期维修和保养检测设备，致使检测设备带病作业，会给工程损伤检测带来负面影响；在工程损伤检测前未校对检测设备，致使其检测的精确度不高；检测人员未按照正确的操作步骤来操作检测设备，致使检测结果不准确。 （二）检测方法 在近些年新技术、新材料不断应用于土木工程建设之中，这需要后续土木工程损伤检测注意到这一点，选用适合的、有效的检测方法来进行损伤检测，以便获得精准的检测结果。而从以往土木工程损伤检测工作实施情况来看，确定因为没有健全的岗位责任制、缺乏规范
红外热成像检测技术的应用和展望 摘要：无损检测，是指在不会对材料或元件的有效性或可靠性造成损害的前提下，对其内部的异性结构(缺陷或损伤)进行探测、定位、识别及测量的一种实用性技术。红外热成像技术是在红外探测器、微电子和计算机技术的基础上发展起来的，属于综合性高新技术，该技术正朝着快速扫描、非致冷、焦平面阵列式接收、计算机图像处理的方向发展，利用便携式笔记本电脑控制的系统正日趋完善。 关键词：无损检测；热成像技术；应用；发展趋势
红外热成像无损检测技术(又称红外热波无损检测技术)，是一门跨学科的技术，它的研究和应用，对提高航空航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性具有重要意义。1.红外热成像检测技术的原理 红外热成像无损检测技术的基本原理是利用被检物的不连续性缺陷对热传导性能的影响，使得物体表面温度不一致，即物体表面的局部区域产生温度梯度，导致物体表面红外辐射能力发生差异。借助红外热像仪探测被检物的辐射分布，通过形成的热像图序列就可推断出内部缺陷情况。 从理论上分析可知，材料或构件因内部缺陷将导致局部力学性能的强度改变，由于材料内部结构的不连续性，这种缺陷将引起材料或构件的热传导不连续，致使材料或构件的温度梯度不同，因而显现出的红外热图像也有所不同。通过研究被检测材料的内部缺陷及结构力学性能，找出其热传导特性与红外热图像之间的关系和机理，根据显示图像的温度梯度就可以确定缺陷的位置和范围，由温度梯度随时间变化的速率可以确定缺陷的深度。 采用红外热成像技术进行检测的特点是不受材料的几何结构及材质的限制，可以实现非接触、大面积的检测。 2.红外热成像检测技术的分类 根据探测方式不同，红外热成像检测技术可划分为透射式和反射式，其中反射式更便于使用；根据引起温差的方式不同，可划分为主动式和被动式。 主动式红外热成像检测技术可以对物体表面进行快速、准确的检测，并具有直观、非接触、单次检测面积大等特点。根据主动式激励源不同，主要划分脉冲红外热成像检测技术、锁相红外热成像检测技术和超声红外热成像检测技术等。 2.1脉冲红外热成像检测技术 脉冲红外热成像技术是一种集光、机、电为一体的非接触式无损检测方法，也是目前研究最多和最成熟的方法之一。工作原理如图1所示:以高能脉冲闪光灯作为激励热源，热流在被测构件内部传导过程中，若构件内部存在缺陷或损伤，则使得物体内部热分布将存在不连续性结构，从而导致其缺陷或损伤处的表面温度与无缺陷或损伤处有明显不同。 图1冲红外热成像检测技术的工作原理 脉冲红外热成像检测方式虽然简单实用，但是也存在着一些缺点：适于检测平板类构件，对于复杂结构构件检测存在困难；对热源的均匀性要求非常高；检测构件厚度有限，
红外检测技术在医药学中的应用 1摘要 近红外（NIR）谱区是人类认识最早的非可见光谱区，波长范围在0.75—2.5 m之间，用波数表示时则在13330—4000cm-1之间。由于近红外的吸收谱带复杂，谱峰重叠，信号弱，在分析上难以应用，长期以来没有受到人们的重视。近十多年来，随着近红外仪器的改良，新的光谱理论和光度分析方法的建立，特别是计算机技术和化学计量学的广泛应用和迅速发展，使近红外光谱技术成为目前发展最快、最引人注目的分析技术，并以其简单快速、实时在线、无损伤无污染分析等特点，在复杂物质的分析上得到广泛应用。在包括制糖和制药的许多与化学分析和品质管理有关的行业中的应用前景极其广阔。 2现代红外光谱分析技术 现代近红外光谱（NIR）分析技术是近年来分析化学领域迅猛发展的高新分析技术，越来越引起国内外分析专家的注目，在分析化学领域被誉为分析“巨人”，它的出现可以说带来了又一次分析技术的革命。 我国对近红外光谱技术的研究及应用起步较晚，除一些专业分析工作人员以外，近红外光谱分析技术还鲜为人知。但1995年以来已受到了多方面的关注，并在仪器的研制、软件开发、基础研究和应用等方面取得了较为可喜的成果。但是目前国内能够提供整套近红外光谱分析技术（近红外光谱分析仪器、化学计量学软件、应用模型）的公司仍是寥寥无几。随着中国加入WTO及经济全球化的浪潮，国外许多大型分析仪器生产商纷纷登陆中国，想在第一时间占领中国的近红外光谱分析仪器市场。由此也可以看出近红外光谱分析技术在分析界炙手可热的发展趋势。在不久的未来，近红外光谱分析技术在分析界必将为更多的人所认识和接受。 现代近红外光谱分析是将光谱测量技术、计算机技术、化学计量学技术与基础测试技术的有机结合。是将近红外光谱所反映的样品基团、组成或物态信息与用标准或认可的参比方法测得的组成或性质数据采用化学计量学技术建立校正模型，然后通过对未知样品光谱的测定和建立的校正模型来快速预测其组成或性质的一种分析方法。 与常规分析技术不同，近红外光谱是一种间接分析技术，必须通过建立校正模型（标定模型）来实现对未知样品的定性或定量分析。具体的分析过程主要包括以下几个步骤：一是选择有代表性的样品并测量其近红外光谱；二是采用标准或认可的参考方法测定所关心的组
红外探测技术 红外检测技术基本原理 红外技术的原理是基于自然界中一切温度高于绝对零度的物体，每时每刻都辐射出红外线，同时，这种红外线辐射都载有物体的特征信息，这就为利用红外技术探测和判别各种被测目标的温度高低与热分布场提供了客观的基础。 红外线是波长在0. 76?1000 U m之间的一种电磁波，按波长范围可分为近红外、中红外、远红外、极远红外四类，它在磁波连续频谱中的位置是处于无线电波与可见光之间的区域。 红外线辐射在真空中的传播速度 C=299792458m/s ?3xlO lu cm/s 红外辐射的波长 A = — co 式中：C:速度 2：波长 3 :频率 红外线辐射是自然界存在的一种最为广泛的电磁波辐射，它是基于任何物体在常规环境下都会产生自身的分子和原子无规则的运动，并不停的辐射出热红外能量，分子和原子的运动愈剧烈，辐射的能量愈大，反之，辐射的能量愈小。 温度在绝对零度以上的物体，都会因自身的分子运动而辐射出红外
线。其中黑体频谱辐射能流密度对红外辐射波长的关系，根据普郎克定律： D一GxL （瓦?厘米”"微米"） 式中： P一波长％,热力r AT 学温度为T时，黑体的红外辐射功率。 C一光速度 (axiomcm/s) C—第一辐射常 数二3.7415X104（瓦厘米?微米2） 之一波长（微米），T热力学 温度（K）温度辐射的能量密 度峰值对应的 波长，随物体温度的升高波长变短。 根据维思定律：人理（urn） T 式中： A一峰值波长，单位：um T一物体的绝对温度单位K 物体的红外辐射功率与物体表面绝对温度的四次方成正比，与物体表面的发 射率成正比。物体红外辐射的总功率对温度的关系，根据斯蒂芬—波尔兹曼定 律：
红外热成像技术用于管道检测 管道是生产的重要设备，利用热像仪检测管道堵塞、减薄、腐蚀、渗漏等故障 ，从而避免 对环境及人员造成伤害；也可以使用热像仪对管道的保温进行检测 和评估，从而减少能耗， 达到节 能效果。 红外热像仪在检测管道中的应用 对管道进行温度检测一般有以下应用： 1管道堵塞，由于堵塞部位和其他部位热容量不同 导致温差，这些温差传递到管线外壳，就可以使用红外热像仪在管 道外部拍摄到故障。2管 道内壁受磨损或是腐蚀导致减薄， 其温度会比正常部位温度偏高， 从而可以检测出故障。3 管道由于局部温度波动较大导致材料热疲劳造成裂纹、 泄漏，故障处会渗漏管道内介质， 如 果管道内介质为低温介 质（如氨气）或是高温介质时，管道渗漏介质与管道外壁温差不同， 可使用红外热像仪拍摄到故障。 4管道保温脱落，其脱落处温度偏大，可在热像图中清晰 显示。热像仪还可检测出管道温度， 作为保温是否达到规定 效果的判断依据。5换热器炉 管堵塞或是内漏，导致换热效率降低，影响正常生产和造成能源浪费， 可以使用热像仪检查 出故障。6加热炉或是反应器炉管在高温高压和腐蚀性强的环境下工作，会造成热斑、龟 裂、渗碳、氧化、热裂、减薄等，严重影响其使用寿命。利用 谱盟光电红外热像仪通过窥视 孔对炉内炉管测试，可得到故障的热图像，为维修炉管的实施方案提 供依据。 典型客户： 石化行业：衢州巨化、独山子石化、扬子石化-巴斯夫等 制药行业：强生制药等 冶金行业：武汉钢铁公司、马鞍山钢铁公司、鞍山钢铁公司等 红外热像仪的优点 1管线的积炭、减薄、裂纹；换热器、反应器等设备炉管内漏、堵塞等故障往往肉眼无法发 现，热像仪可以检测出细微 的温度变化，在此基础上，我们可迅速判断出故障。 2 FLIR 已申请专利的画中画及 MSX 多波段动态成像技术除了拍摄红外图像外， 还同时捕获一幅数字 照片，将其融合在一起，有助于识别和定位故障，从而能够在第一时间正确的修复故障。 3 谱盟光电FLIR T400系列热像仪配备了功能强大的软件， 用于存储和分析热图像并生成专业 报告。通过该软件，可以对存储在从 热像仪下载的图像中发射率、反射温度补偿以及调色 管熾与支按岸按处有 保