红外热成像检测潮湿墙壁水含量

计本研究基于光学分析提出了一个新的关键技术，以解决一个老问题，即如何监测墙壁的水分含量。该探测器是一个红外热成像设备，它是在红外波段（8-13毫米）内工作的成像辐射。事实上，水分过多会严重影响建筑物的衰败。大多数历史建筑都受到这种问题的影响。随着盐在材料中的迁移，蒸发过程是表面劣化的主要原因。由于盐在表面上结晶而产生的张力和应力，以及因冻融循环产生的机械应力和微裂纹非常危险。化学和物理现象也被水分激活，例如细菌，藻类，真菌和地衣的生长。具体而言，这些方面对于包括壁画等艺术品在内的艺术遗产的保存至关重要。

为此目的已经提出了许多方法，但是到目前为止，还没有找到最终的解决方案。水分含量的测量很困难，因为它是间接测量，使用诸如质量，电导率，特定频带中的电磁波吸收，弹性波的传播速度，材料的介电常数或氢原子的磁共振等量作为信息参数。实际上，由于水分的浓度分布随深度而变化，因此甚至很难定义墙壁的水分含量。而且，不同的壁厚具有不同的水分含量。

图为潮湿墙壁的温度记录图

在这些方法中，温度也可以用作湿度存在的指示。但是，建筑物结构的复杂性以及建筑物对气候条件的依赖，使得数据的解释变得复杂且并不总是可靠的。尽管如此，红外热成像还是用于定位潮湿区域的有效工具，因为多孔材料的水分含量与表面温度密切相关。这种光学测试是非常有效的，并且绝对无损。这些功能使其最适合用于检查非常大和珍贵的表面并有效保留我们的文化遗产。

图为测试期间记录的红外热分析图

红外热成像技术的大幅降低，使其成为可用于多种诊断目的且功能强大的新型光学工具。研究为此设计了一种新的检查程序，能够有效并简单可靠地检测潮湿墙壁的水分含量。为了估算水分，实验室研究表明，可以通过定量红外热成像法跟踪和量化表面的蒸发。基本上，该测试合并了两个重要特征：包括由于蒸发导致的温度降低和蒸发速率的强度。根据水分含量的表面标记能够非常说明问题，因为任何水分都有其自身的特征模式。实际上，水分分布的红外热成像可能比含水量测量本身更重要。

参考资料：

2010. Grinzato, G. Cadelano and P. Bison. Moisture map by IR thermography. Journal of Modern Optics. 57(18):1770-1778, 2010.