紅外檢測(cè)原理

　　在自然界中，所有物體只要絕對(duì)溫度高于0 K（-273.15 ℃），就會(huì)以電磁輻射的形式在非常寬的波長范圍內(nèi)發(fā)射能量，產(chǎn)生電磁波。

 　　紅外熱像儀檢測(cè)滲漏，利用的是物體表面的溫度差，由于隧道中水的溫度比隧道襯砌表面溫度低，當(dāng)隧道滲水時(shí)，滲漏水部位的溫度普遍要比其他部位低一些，在紅外圖像中可以明顯地呈現(xiàn)出溫度差異，由此可判別滲漏部位。

 　　紅外熱成像技術(shù)是一門獲取和分析來自非接觸熱成像裝置的熱信息的技術(shù)，正如照相技術(shù)記錄的是物體反射的可見光的信息，熱成像技術(shù)記錄的則是物體輻射的能量信息。紅外熱像儀將不可見的紅外輻射轉(zhuǎn)換成可見的圖像，其成像原理如下圖所示。物體的紅外輻射經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到焦平面探測(cè)器上，探測(cè)器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過放大及數(shù)字化傳輸?shù)綗嵯駜x的電路處理部分，從而生成紅外圖像。 

　　試驗(yàn)采用的紅外熱像儀型號(hào)為MAG32，其像素：384×288，測(cè)量熱靈敏度：0.06 ℃，測(cè)溫精度：2 ℃或2%。

　　試驗(yàn)采用的混凝土強(qiáng)度為C25的水泥試塊。其加工方法是，在其注水口的相鄰一面用不同尺寸的鉆頭分別開孔徑為4 mm的孔，深度均為75 mm，與注水口貫通相連。 

滲漏模擬試驗(yàn)

　　試驗(yàn)前先采集試驗(yàn)環(huán)境溫度、濕度以及水溫等數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行分組試驗(yàn)：1）將水泥試塊放置在如圖所示的試驗(yàn)框架上并固定。2）開啟注水裝置，通過調(diào)節(jié)流量控制計(jì)，控制流量至水流大小合適。3）將紅外熱像儀放置在距水泥試塊220 mm處，使試塊占據(jù)攝像儀的整個(gè)畫面，調(diào)焦至畫面清晰，每組試驗(yàn)30 min,每5 min采集一次試驗(yàn)紅外圖像數(shù)據(jù)，共6次。 

　　為了減少圖像處理過程中的數(shù)據(jù)量以及簡化處理過程，首先將紅外熱像圖轉(zhuǎn)為灰度圖,然后采用高斯濾波法對(duì)圖像進(jìn)行處理，最后采用最大類間方差法進(jìn)行閥值的計(jì)算，得到閾值分割后的圖像。圖像處理樣例如下。 

計(jì)算滲漏水面積

　　首先提取出紅外圖像中低溫區(qū)域所占的像素?cái)?shù)，然后計(jì)算出低溫區(qū)所占像素?cái)?shù)與整張圖片的像素?cái)?shù)的比值，該比值即為滲水區(qū)域面積占所測(cè)量面積的比例，進(jìn)而根據(jù)實(shí)際測(cè)量面積求出滲水區(qū)域的面積值。

實(shí)際隧道滲漏水檢測(cè)

　　在實(shí)際隧道滲漏水檢測(cè)過程中，首先通過紅外攝像儀進(jìn)行隧道軸向拍攝分析，以捕捉到可能存在的滲漏位置，并通過編碼器記錄行進(jìn)的距離，確定滲漏點(diǎn)的位置，這樣可以提高檢測(cè)效率。

　　根據(jù)隧道軸向圖找到具體的滲漏位置，并在該位置進(jìn)行徑向掃描檢測(cè)分析。經(jīng)分析，滲漏區(qū)域與紅外處理后的滲漏區(qū)域外形輪廓基本吻合。

隧道軸向?qū)崪y(cè)圖

隧道徑向?qū)崪y(cè)圖

隧道徑向分析圖

結(jié)   論

　　1）模擬試驗(yàn)拍攝的紅外圖像能清晰地顯示滲漏區(qū)域的輪廓，且經(jīng)過紅外處理提取的滲漏面積與實(shí)際測(cè)得的試塊滲漏水區(qū)域基本相符，證明該面積提取方法精確度較高，可用于實(shí)際隧道滲漏水面積檢測(cè)。

　　2）實(shí)際隧道檢測(cè)中，滲漏區(qū)域與紅外處理后的滲漏區(qū)域外形輪廓基本吻合，該圖像處理方法實(shí)際應(yīng)用可行性較高。

　　3）通過隧道軸向與徑向拍攝分析，可快速確定滲漏點(diǎn)的位置以及滲漏面積的大小，大大提高了檢測(cè)效率，并為根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求判斷是否需要維修以及何種維修方案提供了依據(jù)。

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