在自然界中,任何高于絕對零度( - 273℃)的物體都是紅外輻射源,具有輻射現(xiàn)象,紅外無損檢測是測量通過物體的熱量和熱流的傳遞,當物體內(nèi)部存在裂縫或其他缺陷時,它將改變物體的熱傳導,使物體表面溫度分布出現(xiàn)差異或不均勻變化,利用這些差異或不均勻的變化圖像,可直觀地查出物體的缺陷位置。
紅外探測的原理與方法
a 紅外探測的原理
紅外成像檢測的基本原理是利用被測物體的小連續(xù)性缺陷對熱傳導性能的影響,進而反映在物體表面溫度的差別上,導致物體表面紅外輻射能力發(fā)生差異,檢測出這種差異,就可以推斷物體內(nèi)部是否存在缺陷。
b 紅外探測的方法
紅外探測的方法是利用紅外探測器、光學成像物鏡和光機掃描系統(tǒng)接收被測目標的紅外輻射信號,一般是由光學系統(tǒng)收集被測目標的紅外輻射能,經(jīng)過光譜濾波、空間濾波使聚焦的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測器的光敏元上,在光學系統(tǒng)和紅外探測器之間有一個光機掃描機構(焦平面熱像儀無此機構)對被測物體的紅外熱像進行掃描,并聚焦在單元或多元探測器上,由探測器將紅外輻射能轉換成電信號,經(jīng)放大處理轉換成標準視頻信號,通過電視屏或監(jiān)測器顯示紅外熱像圖。熱像圖是運用紅外熱像儀探測物體各部分由 表面溫度形成的輻射紅外能量的分布圖像。是一種直觀地顯示材料、結構物完整連續(xù)性及其結合上存在不連續(xù)缺陷的檢測技術,它是非接觸的無損檢測技術,即連續(xù)對被測物作上下、左右非接觸的連續(xù)掃描。
一般情況下,隧道開挖進程中,地下圍巖的溫差變化緩慢,紅外熱輻射強度變化很小或呈緩慢變化趨勢。當?shù)刭|(zhì)體中有斷層、溶洞、地下暗河和淤泥帶,且斷層、溶洞、地下暗河和淤泥帶與圍巖存在溫差時,圍巖與斷層、溶洞、地下暗河和淤泥帶之間將存在熱傳導和熱對流作用,改變斷層、溶洞、地下暗河和淤泥帶周圍圍巖的溫度分布。利用紅外探測方法測定隧道掌子面的紅外輻射強度,通過研究掌子面圍巖的溫度變化或紅外輻射異常場的分布規(guī)律,推測或預報隧道掌子面前方隱伏的斷層、溶洞、地下暗河和淤泥帶。