紅外檢測原理

　　在自然界中，所有物體只要絕對溫度高于0 K（-273.15 ℃），就會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，當隧道滲水時，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，正如照相技術記錄的是物體反射的可見光的信息，熱成像技術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)過光學系統(tǒng)聚焦到焦平面探測器上，探測器產(chǎn)生電信號，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。 

　　試驗采用的紅外熱像儀型號為MAG32，其像素：384×288，測量熱靈敏度：0.06 ℃，測溫精度：2 ℃或2%。

　　試驗采用的混凝土強度為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

　　試驗前先采集試驗環(huán)境溫度、濕度以及水溫等數(shù)據(jù)，然后進行分組試驗：1）將水泥試塊放置在如圖所示的試驗框架上并固定。2）開啟注水裝置，通過調(diào)節(jié)流量控制計，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)攝像儀的整個畫面，調(diào)焦至畫面清晰，每組試驗30 min,每5 min采集一次試驗紅外圖像數(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為灰度圖,然后采用高斯濾波法對圖像進行處理，最后采用最大類間方差法進行閥值的計算，得到閾值分割后的圖像。圖像處理樣例如下。 

計算滲漏水面積

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

實際隧道滲漏水檢測

　　在實際隧道滲漏水檢測過程中，首先通過紅外攝像儀進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的距離，確定滲漏點的位置，這樣可以提高檢測效率。

　　根據(jù)隧道軸向圖找到具體的滲漏位置，并在該位置進行徑向掃描檢測分析。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。

隧道軸向實測圖

隧道徑向實測圖

隧道徑向分析圖

結   論

　　1）模擬試驗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際測得的試塊滲漏水區(qū)域基本相符，證明該面積提取方法精確度較高，可用于實際隧道滲漏水面積檢測。

　　2）實際隧道檢測中，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，該圖像處理方法實際應用可行性較高。

　　3）通過隧道軸向與徑向拍攝分析，可快速確定滲漏點的位置以及滲漏面積的大小，大大提高了檢測效率，并為根據(jù)相關規(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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