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研究生:鄭子揚
研究生(外文):Tzu-yang Cheng
論文名稱:建築物之紅外線熱影像法檢測
論文名稱(外文):Infrared Thermography in Building Assessment
指導教授:江支弘江支弘引用關係
指導教授(外文):Chih-hung Chiang
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:營建工程系碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:157
中文關鍵詞:熱影像非破壞檢測建築物紅外線
外文關鍵詞:nondestructive testinginfrared thermography
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本研究採用紅外線熱影像法進行檢測。此檢測法是以面為單位進行大範圍的檢測,並且檢測時不需要直接接觸到受測物的表面,可以進行遠距離非接觸性的檢測,另外,此檢測法在檢測時不需另外使用任何耗材。因此,此檢測法綜合迅速、安全、經濟等優點,極適合運用於建築物檢測。
本研究的結果顯示,無論受測物是否含水,紅外線熱影像法確實可以檢測到混凝土表面下的缺陷。將紅外線熱影像法結合數值分析法後,可以得到使用紅外線熱影像法檢測的最佳時機,而隨著受測物的各項熱物性的變化,檢測的最佳時機也會改變。將熱影像每一點的溫度沿著時間繪製出降溫曲線後,把降溫曲線做傅立葉轉換即可得到振幅影像及相位影像,在相位影像上可以清楚的看見熱影像難以看見的缺陷,並且可以觀察到缺陷的深度與相位大小有著特殊的關係。無論什麼樣的建築物,若施工品質不佳,以及受到大自然力量的破壞,皆會對結構物整體的安全性造成威脅,將紅外線熱影像法運用於現地檢測,特別是無法直接檢測及高層建築物時,更能突顯出紅外線熱影像法的效果與優點,所以,建築物興建以及受到外力破壞時,應當對該建築物進行安全檢測。
Infrared thermography is an efficient tool for surface temperature measurement. In principle, heat transfer in any material is affected by the change in material thermal properties. Localized temperature differences on the surface, which may be caused by the subsurface defects, can be found based on the images produced by an infrared camera. The objective of the current research is to explore the applications of infrared thermography on the building assessment. Three concrete slabs with embedded defects were fabricated. Trials of different inspection procedures were carried out such that the heating time and cooling duration can be optimized for clear thermal images. Furthermore, numerical simulation based on finite-difference formulations indicated that the surface temperature differences are strongly affected by the thickness of both the defect and the concrete cover. The conclusions drawn from results of trial inpection and those of numerical simulation are as the following. The difference in surface temperature increases as the defect area or the heating time increases. The difference in surface temperature as the thickness of concrete cover increases.
中文摘要
英文摘要
目 錄
表目錄
圖目錄
第一章 序論
1.1、研究動機與目的
1.2、研究方法
1.3、研究內容
第二章 文獻回顧
2.1 混凝土的非破壞檢測
2.2 紅外線熱影像之應用
2.2.1 紅外線的發展
2.2.2 紅外線熱影像在現有土木工程中的運用
2.2.3 紅外線熱影像在實驗室中的運用
2.2.4 紅外線在其他方面的運用
2.3 紅外線攝影機的選用
2.4 本文研究方向
第三章 理論探討
3.1 紅外線的相關理論
3.1.1 黑體(Blackbody)
3.1.2 普朗克定律(Planck`s Law)
3.1.3 史蒂芬-波茲曼定律(Stefan-Boltzmann Law)
3.1.4 反射(Reflection)、吸收(Absorption)、透射(Transmission)
3.1.5 放射率(Emissivity)
3.1.6 大氣中的紅外線
3.2 熱傳遞(HEAT TRANSFER)
3.2.1 基本概念
3.2.2 熱力學第一定律
3.2.3 傳導(Conduction)
3.2.4 對流(Convection)
3.2.5 輻射(Radiation)
3.3 主動式熱影像法(active thermography)
3.3.1 熱波理論(thermal wave theory)
3.3.2 脈波熱影像法(Pulsed Thermography, PT)
3.3.3 逐步加熱法(Step Heating, SH)
3.3.4 鎖相熱影像法(Lock-in Thermography, LT)
3.3.5 振動熱影像法(Vibrothermography, VT)
3.3.6 脈波相位熱影像法(Pulsed Phase Thermography, PPT)
3.4 熱傳遞之數值解法
3.4.1 有限差分法(finite-difference method)
3.4.2 暫態熱傳導(transient conduction)
3.4.3 自然對流(natural convection)
第四章 儀器設備介紹與試驗方法
4.1 儀器設備介紹
4.2 試驗規劃
4.2.1 試體規劃
4.2.1.1 含蜂窩的試體
4.2.1.2 空洞試體
4.2.2 檢測方法
第五章 分析方法
5.1 熱影像分析法
5.2 有限差分法分析
第六章 結果與分析
6.1 紅外線熱影像法施測結果
6.1.1 蜂窩試體
6.1.2 空洞試體
6.1.2.1 空洞狀態
6.1.2.1.1 乾燥狀態
6.1.2.1.2 表面含水狀態
6.1.2.1.3 飽和水狀態
6.1.2.2 填滿粗骨材狀態
6.1.2.2.1 乾燥狀態
6.1.2.2.2 表面含水狀態
6.1.2.2.3 飽和水狀態
6.1.2.3 空洞試體實驗結果之矛盾處討論
6.2 數值分析
6.2.1 DV影像分析
6.2.1.1 DV熱影像
6.2.1.2 振幅、相位影像
6.2.2 有限差分分析
6.2.2.1 混凝土大平版有限差分分析
6.2.2.2 雙介質大平版有限差分分析
6.2.2.3 三介質大平版有限差分分析
6.3 案例分析
6.3.1 室內實驗
6.3.1.1 牆面
6.3.1.2 柱
6.3.1.3 鋼骨
6.3.2 室外實驗
6.3.2.1 建築物外牆
6.3.2.2 屋頂房水貼布
第七章 結論與未來研究方向
7.1 結論
7.2 未來研究方向

參考文獻
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