中國部分早期修建的橋梁，正逐步接近或超過其設(shè)計使用年限。
據(jù)交通運輸部相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在全國逾百萬座公路橋梁中，有一定比例的橋梁因建設(shè)年代較早、長期承受交通荷載增長及自然環(huán)境侵蝕，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性缺陷或在功能上陳舊過時。這些橋梁將需要進(jìn)行大幅的維護(hù)、維修或更換，未來一段時期內(nèi)，相關(guān)的資金投入將維持在較高水平。
現(xiàn)階段用于識別混凝土橋面結(jié)構(gòu)性缺陷的傳統(tǒng)方法不但費時、準(zhǔn)確性不高，而且難以保障檢測人員和司機的人身安全。這些方法依靠調(diào)查人員的主觀評估，也要求在檢測期間關(guān)閉橋梁車道，造成交通堵塞或嚴(yán)重遲緩。
而一種全新的高科技方法將移動高速紅外熱像儀與分析識別軟件相結(jié)合，提供了更安全、更客觀的解決方案。
造成混凝土橋梁損壞的兩大主要因素是混凝土的脫層和開裂。脫層指的是混凝土分裂為多層或表面涂層與基層脫離。內(nèi)嵌的鋼筋會隨著時間的推移發(fā)生腐蝕，導(dǎo)致膨脹，使混凝土橫向分裂為多層(脫層)或分裂成塊，在損壞區(qū)域上發(fā)生折斷(開裂)。
找出混凝土脫層問題通常涉及一種稱作鏈條拖拽聲學(xué)檢測的無損檢測（NDT）形式。檢測人員會拖著一根重鏈通過橋面，仔細(xì)傾聽脫層區(qū)域發(fā)出的獨特空響聲。然后，檢測人員會用這些數(shù)據(jù)創(chuàng)建一張橋面的脫層圖。
鏈條拖拽法有不少局限性，這種檢測方法需要關(guān)閉正在檢測的車道，但是檢測人員經(jīng)常需要沿著空車道進(jìn)行檢測作業(yè)，車流噪音會令鏈條在通過脫層混凝土?xí)r發(fā)出的聲響難以辨別。此外，鏈條拖拽檢測過程中很大程度上要依靠檢測人員的專業(yè)知識和經(jīng)驗，這些偏主觀的判斷也可能降低準(zhǔn)確性。
替代鏈條拖拽聲學(xué)檢測方法的高科技備選方案是使用車載高速熱像儀精確定位混凝土橋面上的脫層區(qū)域。這種紅外熱成像無損探傷檢測技術(shù)，將FLIR制冷型紅外熱像儀拍攝的圖像傳輸?shù)綑z測分析軟件上進(jìn)行評估識別。
紅外熱像儀檢測到的橋面可見光脫層圖像、脫層原始圖像和經(jīng)過處理的脫層圖像
高速熱成像橋面缺陷檢測系統(tǒng)是利用安裝在車頂?shù)母咚偌t外熱像儀進(jìn)行的移動式實時檢測方案。實際工作中不要求關(guān)閉車道和過分降低車速，因此，能在保持交通順暢的同時，保障檢測人員的人身安全?！?/span>
我們通常在白天或太陽落山后幾個小時內(nèi)進(jìn)行掃描檢測，這個時候可以觀察到大量的溫度變化。比如下午受熱升溫的混凝土橋面，會在太陽落山后開始慢慢降溫，形成了可測量的溫度變化。雖然，大部分橋面會均勻升溫或降溫，但脫層會破壞傳熱通路?；炷翗蛎鎿p傷部位在白天的升溫速度更快，而在夜間的降溫速度也快得多，這些跡象均可以被紅外熱像儀輕松檢測到。
完好混凝土橋面和損壞混凝土橋面的溫差示例
我們在以50英里時速駛過橋面時通過車載高速紅外熱像儀完成檢測，在全長一英里的橋面上全程掃描一條車道只需短短幾分鐘。
我們選用的紅外熱像儀是FLIR A6701sc中波紅外科研型熱像儀。這款熱像儀能在高速行駛的過程中拍攝高分辨率的清晰熱圖像，配備的制冷型銻化銦探測器的積分時間可短至0.48μs，能夠記錄像素高達(dá)640×512的清晰熱圖像，而不會出現(xiàn)任何動態(tài)模糊。
可以將熱像儀幀頻設(shè)置在10Hz，在高速行駛的狀態(tài)下每2米就能記錄一張清晰的熱圖像。如果將熱像儀連接至正在運行紅外橋梁評估系統(tǒng)軟件的筆記本電腦后，工程師可以看到實時分析信息，并識別潛在的脫層區(qū)域。
筆記本電腦顯示軟件產(chǎn)生的紅外實時流數(shù)據(jù)
用于創(chuàng)建橋面缺陷圖的熱圖像
工程師收集了橋面每條車道的相關(guān)數(shù)據(jù)后，便會開始處理這些數(shù)據(jù)。大部分的數(shù)據(jù)分析和報告流程由系統(tǒng)軟件自動進(jìn)行，在繪制缺陷圖時可以節(jié)省大量的時間和成本。
按損壞程度分成三類：
指示
● 脫層等損傷距混凝土表面≥4cm。
預(yù)警
● 脫層等損傷距混凝土表面≥2cm。
危險
● 脫層達(dá)到混凝土表面。
橋面區(qū)域顯示“指示”時，則視作符合要求，顯示“警示”時，需要密切監(jiān)控。當(dāng)提示“危險”時，需要立即采取行動。
用于混凝土橋面掃描的紅外熱像儀對比示意圖
拖拽鏈條法的主觀性及可能存在的不準(zhǔn)確性需要對這種傳統(tǒng)橋面檢查方式進(jìn)行復(fù)查。紅外熱成像高速掃描方式的結(jié)果更客觀，支持移動測量，避免了關(guān)閉車道帶來的不便。
紅外熱成像高速掃描系統(tǒng)全面、客觀的數(shù)據(jù)采集方式的另一項優(yōu)勢是能讓公路管理機構(gòu)可以長期監(jiān)測橋梁性能，幫助橋梁管理人員做出以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的決策，并最終避免代價高昂的災(zāi)難性修復(fù)。通過在分析檢測記錄中的缺陷圖，工程師能夠確定橋梁的工況與脫層程度，并幫助他們預(yù)測惡化發(fā)展，規(guī)劃好橋梁的修復(fù)工作。
橋面的熱掃描圖（左圖）和經(jīng)過處理的用于創(chuàng)建橋面缺陷圖的熱圖像（右圖）
FLIR紅外熱像儀產(chǎn)品推薦
A400/A500/A700系列
自動化集成用紅外熱像儀
紅外分辨率320×240 (A400) 、464×348 (A500) 、640×480 (A700)，幀頻30Hz，測溫標(biāo)定-40℃~2000℃，電動和手動調(diào)焦，支持紅外可見光雙視場融合MSX，支持Wi-Fi傳輸壓縮輻射測量圖像流，選配多種長焦、廣角和顯微鏡頭，符合 GigE Vision 和 GenICam 標(biāo)準(zhǔn)，支持 GigE 和 RTSP 視頻。
A50/A70系列
自動化集成用小型紅外熱像儀
選配Wi-Fi、集成式可見光視場，兼容GigE Vision和GenICam等多種通信標(biāo)準(zhǔn)。紅外分辨率464×348 (A50)，640×480 (A70)，可見光分辨率1280×960，幀頻30Hz，測溫標(biāo)定-20℃~1000℃，選配29°、51°和95°鏡頭。
A6700 MWIR
科研級中波紅外銻化銦熱像儀
FLIR A6700中波紅外熱像儀專為電子元件檢查、非破損檢測等應(yīng)用而設(shè)計，適用于高速熱事件和快速移動目標(biāo)。短曝光時間使用戶能夠定格運動，獲得精確的溫度測量值。事實上，熱像儀的圖像輸出可以通過調(diào)節(jié)窗口，將幀頻提高至480幀/秒，并精確描述高速熱事件中的特征，從而確保在測試過程中不會遺漏關(guān)鍵數(shù)據(jù)。
A655sc
科研級高分辨率長波紅外熱像儀
FLIR A655sc配備高分辨率非制冷型探測器和科學(xué)家和研究人員翹首以盼的一切先進(jìn)功能，樹立了經(jīng)濟(jì)實惠型科研用熱成像和熱測量解決方案的全新標(biāo)桿。
