本发明涉及建筑物检测装置，特别是一种建筑物外墙饰面固着力检测装置。
背景技术：
随着时代的发展，外墙面砖这一建筑物装饰工具得到普及，但由于各种外界因素导致其脱落的现象时有发生，对人的安全造成严重威胁。在考虑本质安全化的前提下，研究如何提前预知发现潜在危险已成为一种趋势。
城市化的逐步深入，导致城市非自然风等城市化因素对高层建筑的外墙体强度提出严肃的挑战。高层建筑外墙体饰面脱落而导致的人员伤亡事件频频发生，考虑构造和谐城市、以人为本的目标，深入研究高层建筑外墙体饰面的安全性越发受到重视，研究其饰面安全性的重要性不言而喻。
当今，多种因素共同作用下，在建筑物外墙瓷砖受法线方向拉力时，约30％的破坏现象发生在瓷砖与粘结层界面，而约70％的破坏现象发生在粘结层与找平层界面、找平层与基体界面。分析查阅相关材料整理得出外墙瓷砖造成脱落的原因如下：
(1)外墙结构层内外温度差造成各瓷砖剥离、鼓胀或断裂。一般状况下由于室内大多加设空调等设备(冷房或暖房)，结构层内侧均维持在某一特定温度范围内，若室外气温因气候的变化(烈日直射或风雪天气)造成室内外温差较大时，墙体本身胀缩，致使外墙面砖剥离、鼓胀或断裂。
(2)如果采用刚性的勾缝剂则不能有效地吸收瓷砖的变形，且未设置伸缩缝瓷砖的温度变形无法释放内部产生巨大的压应力，最后在应力最大的中部起拱导致瓷砖脱落。由于抹面砂浆强度较低，抹面砂浆与瓷砖粘结剂界面为薄弱环节，因此首先在此界面破坏。
(3)随气候变化，粘合剂自身理化性质导致粘合能力减弱。目前，建筑外墙体粘合剂大多使用水泥为原料，若瓷砖与水泥的热膨胀系数不同，瓷砖铺贴后存在温差应力，季节性的温差振荡则会造成粘接强度降低。
(4)瓷砖之间，特别是大规格砖留缝过小，瓷砖热胀冷缩相互挤压造成起翘、破裂。
以上诸多不利条件最终导致外墙饰面砖脱落，从而造成不可接受的损失。如何能够方便直观的发现潜在的危险成为本领域技术人员研究的最终目标。
技术实现要素：
本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种以超声波探测技术为基础、红外热成像检测技术为检测主体的建筑物外墙饰面固着力检测装置。
本发明的技术方案是：建筑物外墙饰面固着力检测装置，包括电源、计算机，还包括分别与所述电源电连接的超声波发射装置以及红外热成像仪装置，所述红外热成像仪装置设有与计算机信号连接的信号输出接口；所述超声波发射装置用于向建筑物外墙体发射超声波，通过超声波发射对建筑物外墙体进行热注入；所述红外热成像仪装置用于对热注入后的建筑物外墙体进行红外无损检测，通过采集建筑物外墙体的表面热波信号，并将采集到的表面热波信号传输给所述计算机；所述计算机用于接收所述表面热波信号，并提取表面热波信号的时频域特征信息，通过时频域特征信息集成得到表征建筑物外墙体内部缺陷的特征图像，实现对建筑物外墙体内部缺陷及损伤的检测，并将所述表面热波信号转换为图像数据进行存储和显示。
较佳地，所述超声波发射装置包括与电源电连接的高频发生器以及压电晶体，所述高频发生器用于产生高频震荡电压，并将所产生的高频震荡电压施加给所述压电晶体；所述压电晶体用于产生向建筑物外墙体进行热注入的超声波。
较佳地，该建筑物外墙饰面固着力检测装置还包括箱体，所述计算机及电源均设于箱体内，所述超声波发射装置以及红外热成像仪装置均通过伸缩支架安装于所述箱体内，所述伸缩支架能够伸出并缩进所述箱体内。
本发明的有益效果：本发明实施例中，提供一种建筑物外墙饰面固着力检测装置，本发明以超声波探测技术为基础、红外热成像检测技术为检测主体的探测系统。超声波探头装置通过发出超声波检测墙体空隙振动，引起空气与饰面的温度变化，通过红外热成像原理，对不同物体温度改变不同的现象通过连接影像显示出来进而探测空隙的危险性问题。使用本发明的超声波发射装置能够进行超声波发射，从而对建筑物外墙体进行热注入，该装置的红外热成像仪装置能够对建筑物外墙体在超声波热注入后进行无损检测，本发明具有非接触、远距离、实时、快速和全场测量等特点。本发明对建筑物外墙体进行红外热成像检测，具有能够迅速准确的检查出外墙体内的空鼓等缺陷的优势。红外热成像图可以用不同颜色直观地显示物体表面的不同热量分布，人们可以据此判断建筑物外墙空鼓的区域及面积，为检修提供有效的参考，以避免事故的发生，尽可能的避免外墙体饰面坠落伤人事故的发生。
附图说明
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1所示，本发明实施例提供了一种建筑物外墙饰面固着力检测装置，包括电源、计算机，还包括分别与所述电源电连接的超声波发射装置以及红外热成像仪装置，所述红外热成像仪装置设有与计算机信号连接的信号输出接口；所述超声波发射装置用于向建筑物外墙体发射超声波，通过超声波发射对建筑物外墙体进行热注入；所述红外热成像仪装置用于对热注入后的建筑物外墙体进行红外无损检测，通过采集建筑物外墙体的表面热波信号，并将采集到的表面热波信号传输给所述计算机；所述计算机用于接收所述表面热波信号，并提取表面热波信号的时频域特征信息，通过时频域特征信息集成得到表征建筑物外墙体内部缺陷的特征图像，实现对建筑物外墙体内部缺陷及损伤的检测，并将所述表面热波信号转换为图像数据进行存储和显示；其中提取表面热波信号的时频域特征信息，通过时频域特征信息集成得到表征建筑物外墙体内部缺陷的特征图像，实现对建筑物外墙体内部缺陷及损伤的检测为现有技术及现有软件即可实现。
本发明的超声波探头装置通过发出超声波检测墙体空隙振动，引起空气与饰面的温度变化，通过红外热成像原理，对不同物体温度改变不同的现象通过连接影像显示出来进而探测空隙的危险性问题。使用本发明的超声波发射装置能够进行超声波发射，从而对建筑物外墙体进行热注入，该装置的红外热成像仪装置能够对建筑物外墙体在超声波热注入后进行无损检测，具有迅速准确的检查出外墙体内的空鼓等缺陷的优势。红外热成像图可以用不同颜色直观地显示物体表面的不同热量分布，可以据此判断建筑物外墙空鼓的区域及面积，为检修提供有效的参考，以避免事故的发生，尽可能的避免外墙体饰面坠落伤人事故的发生。
进一步地，所述超声波发射装置包括与电源电连接的高频发生器以及压电晶体，所述高频发生器用于产生高频震荡电压，并将所产生的高频震荡电压施加给所述压电晶体；所述压电晶体用于产生向建筑物外墙体进行热注入的超声波。
进一步地，该建筑物外墙饰面固着力检测装置还包括箱体，所述计算机及电源均设于箱体内，所述超声波发射装置以及红外热成像仪装置均通过伸缩支架安装于所述箱体内，所述伸缩支架能够伸出并缩进所述箱体内。
本发明的工作原理介绍：
本发明是一种以超声波探测技术为基础、红外热成像检测技术为检测主体的探测系统。超声波探头装置通过发出超声波检测墙体空隙振动，引起空气与饰面的温度变化，通过红外热成像原理，对不同物体温度改变不同的现象通过连接影像显示出来进而探测空隙的危险性问题。
超声波发射装置的超声波发热原理：超声波在弹性介质中传播时，在一定的条件下，墙壁厚度方向能引起传播介质共振。利用这一物理现象就可达到测厚及探伤的目的。高频发生器产生的高频振荡电压施给压电晶体后，晶体与墙壁紧密结合，使得超声波立即辐射到被测墙壁中。如果超声波发射器的振荡频率等于被测工件的固有振荡频率，或等于其半波长的正整数倍时，则被测工件因共振而产生强烈的振动，亦即产生了共振。
超声波也被加热物质中的分子的共振，根据分子动理论，物质是由大量的分子组成的，而分子是处于永不停息的运动之中，这个运动是以振动形式进行的。分子运动的频率很高。当超声波的频率与组成物质的分子固有频率相同时会引起分子的共振，使分子的振动幅度大大增加，分子振动的幅度的增加又碰撞到与它相近的其它分子，从而使整个物质体内的大量分子无规则运动的剧烈程度增加，温度快速升高。
而温度的本质就是恒量物质内的大量分子的无规则运动的剧烈程度的物理量，只是在表面现象上显现为冷热程度。当然分子运动越剧烈温度越高了。
红外热成像仪装置的原理：脉冲热像红外技术(pt)
本发明使用的脉冲热像法是现有技术的一种成熟的方法。物体内部出现缺陷时，其表面的热场会发生变化。因此，通过接收来自物体表面的热波，就可以对物体内部的状态作出判断。但是，当物体与周围介质的温差较小或基本处于同一温度时，必须人为提高物体表面的温度，从而能有效克服周围介质的影响。用一束脉冲强热流(可认为是函数)照射试件，试件表面单位面积计收热能为一维热传导方程为:
式中，k一热传导系数，p一密度，c一比热，t一温度，t一时间。
应用边界条件求解方程得到试件无损处温度为：
当热波传播到试件内部缺陷处(距表面距离为)时，将受到阻碍并反射传播，这样缺陷部分对应的表面温度随时间变化关系为：
进而得到表面温度差：
所以，对试件进行脉冲加热后，只需用红外热像仪监测时间表面温度场分布即可判断试件中有无缺陷。上式对时间求微分，可得温度差峰值对应的时间为：
tmax＝2d2/a
峰值时间的意义在于能计算出缺陷距表面的深度。脉冲热像法虽然简单，但存在以下不足：(1)缺陷探测深度有限而且温差小；(2)对热源的均匀性要求甚高。经验表明，最小可探测缺陷的半径至少是缺陷深度的l-2倍。
实际检测时，需要用到信号处理和图像处理技术，如图像边缘自动检测与增强、任意点的辐射率自动校正、红外热像序列图的比较运算等。也有通过后处理的方法对热图进行研究，如小波变换和神经网络的方法。
超声红外热像技术，利用超声在传播路径上由于缺陷等不均匀结构引起超声的附加衰减，使局部温度升高，同时利用红外照相机检测物体的表面温度场，而不必考虑超声源与缺陷之间的相对方位和距离。超声红外技术对不均匀结构或剩余应力分布非常敏感。
红外热成像技术的检测原理：
对于自然界中的任何物体，只要其温度高于绝对零度(0k，即-273℃)，它就会发出红外辐射。红外热成像技术就是利用红外探测器和光学成像物镜接收被测目标的红外辐射能量，并把能量分布反映到红外探测器的光敏组件上，从而获得红外热像图的。这种热像图与物体表面的热分布场相对应。当热流在物体内部扩散和传递时，它将会由于材料或传导的热物理性质的不同，或受阻堆积，或通畅无阻传递，最终在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”。这种由里及表出现的温差通过红外热成像仪被反映成不同颜色的图像，使人们可以评估其质量或状态。
根据斯蒂芬一玻尔兹曼辐射定律，一个单位面积的黑体表面在单位时间内辐射出的总能量(称为物体的辐射度或能量通量密度)m与黑体本身的热力学温度t(又称绝对温度)的四次方成正比，即
m＝ε·σ·t4
式中，ε为物体表面的发射率，σ为玻尔兹曼常量，t为物体的温度。对于黑体来说，ε值为1；对于其他物体，0<ε<1。由上式可知，物体的辐射能量与温度的四次方成正比，并且与物体表面的发射率有关。因此，红外热成像仪接收到的红外辐射能量与物体表面的温度有关，与物体本身的发射率也有关系。因此，检测时间、光照强度和气温等因素对红外检测的成像效果会有直接的影响。
利用红外热成像技术进行现场检测时的影响因素分析：
红外热像图中的每一张图片都含有不同的颜色，因此识读图片的经验和分析能力都会影响分析结果的准确性。
首先，脱粘空鼓区域与正常部位的颜色区分不是很清晰，导致不容易判别空鼓区域的大小；在建筑物外墙容易受到污浊的位置，如雨蓬下、窗台下或类似构造的地方，由于污浊后颜色变黑，比外立面的正常位置更容易吸热，其温度会比其他部位高，此时也容易产生误判。当室内存在热源时，热量会从外墙内表面传递到外表面。此时，即使外墙受日照并处于检测的最佳时间段，外墙面由于脱粘空鼓产生的高温区域与暖气热传递产生的温度异常区域混杂起来，也容易引起误判。
其次，在用软件对图片进行后期处理时，水平和跨度的范围的标定也会影响图片的清晰程度。这时就需要分析人员拥有较强的分析能力和丰富的经验。
实测时，外墙的温度比标定值低，图片显示为深蓝色。也就是说，只能以蓝色系反映外墙温度，图片不够清晰。因此，分析经验也会影响人们对图片的分析，尤其是在使用红外热成像的初级阶段。
在分析图片时，首先调定水平和跨度的范围，在调节中间温度按钮时，最高温度和最低温度也会随之变化并确定。同时，设定最高温度与最低温度的差值。根据经验，一般设定2.0℃的温度差值，此时空鼓区域比较清晰可辨。在分析图片时应该注意，其发射率与外墙饰面材料的发射率是一致的。
在利用红外热成像技术检测外墙缺陷时，影响红外图片拍摄及后期处理的因素较多。天气、拍摄角度和后期分析软件对分析结果都有影响，因此在现场检测时应该注意以下几点：
(1)进行工地全面踏勘，以便选择出最适合拍摄红外照片的位置。
(2)拍摄时，仰角应控制在45°以内，水平倾角宜控制在30°以内。
(3)红外照片和数码照片拍摄完成后，采用专用分析处理软件对数据进行分析处理。处理时，注意温度范围的调定应该与放射率保持一致。
(4)对于墙面存在污渍、阴影以及有热源影响、墙面凹凸、阴角、墙体伸缩缝和雨水管等部位，还应考虑采用其他辅助手段，如锤击法进行检测。
红外热成像仪可以快速地对大规模住宅小区及建筑群进行红外热像直观图像和与量化分析相结合的检测。但利用红外技术检测外墙缺陷在我国尚处于起步阶段。对其热像图进行影响因素分析，必将会大大推动建筑节能检测技术水平的提高。
从国内外红外无损检测技术的研究领域和研究成果来看，红外热成像技术在无损检测中有着巨大的优势。本发明从安全防范角度出发，通过将超声波检测技术与红外热检测技术有机结合构成无损检测装置模型，并确立检测系统。在模型构建过程中全方面考虑可能引起测量结果的误差因素，针对不同情况制定出严谨的测量计划。通过调查了解，装置成本符合市场主流价值，随着科技的进步，超声波与热成像技术应用将越发广泛，成本亦将逐步降低。
综上所述，本发明实施例提供的一种建筑物外墙饰面固着力检测装置，本发明以超声波探测技术为基础、红外热成像检测技术为检测主体的探测系统。超声波探头装置通过发出超声波检测墙体空隙振动，引起空气与饰面的温度变化，通过红外热成像原理，对不同物体温度改变不同的现象，通过连接影像显示出来，进而探测空隙的危险性问题。使用本发明的超声波发射装置能够进行超声波发射，从而对建筑物外墙体进行热注入，该装置的红外热成像仪装置能够对建筑物外墙体在超声波热注入后进行无损检测，本发明具有非接触、远距离、实时、快速和全场测量等特点。本发明对建筑物外墙体进行红外热成像检测，具有能够迅速准确的检查出外墙体内的空鼓等缺陷的优势。红外热成像图可以用不同颜色直观地显示物体表面的不同热量分布，人们可以据此判断建筑物外墙空鼓的区域及面积，为检修提供有效的参考，以避免事故的发生，尽可能的避免外墙体饰面坠落伤人事故的发生。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。