第 33 卷第 2 期 辽宁工程技术大学学报(自然科学版) 2014年 2 月
Vo l . 3 3
No.2 Journal of Liaoning Technical University(Natural Science) Feb. 2014
收稿日期:2013-09-12
基金项目:财政部基本科研业务费基金资助项目(2007-JKBY-02);国家自然科学基金资助项目(50774017)
作者简介:张慧慧(1982-),女,辽宁 锦州人,博士研究生,主要从事测绘、红外遥感等方面的研究. 本文编校:朱艳华
文章编号:1008-0562(2014)02-0183-05 doi:10.3969/j.issn.1008-0562.2014.02.008
岩画钟乳石覆盖病害热成像检测与数值模拟
张慧慧
1,2
,刘善军
2
(1.辽宁省交通高等专科学校 测绘系,辽宁 沈阳 110122;2.东北大学 测绘遥感与数字矿山研究所,辽宁 沈阳 110819)
摘 要:为揭示红外热成像技术无损检测岩画病害的新方法,利用红外热成像现场检测和有限元数值模拟方法,
对广西花山岩画钟乳石覆盖病害进行定量检测与理论模拟研究,并将模拟结果与红外检测结果进行对比分析,进
一步验证了红外热成像技术无损检测岩画病害的可行性.研究结果表明:应用红外热成像技术可以准确检测岩画
钟乳石覆盖病害部位,同时借助有限元模拟研究岩画钟乳石病害特征是非常有效的方法.该研究成果为岩画病害
红外热成像检测提供了新的技术方法.
关键词:岩画;钟乳石病害;红外热成像;无损检测;热传导;传热模型;有限元模拟;定量分析
中图分类号:TP 722.5 文献标志码:A
Disease nondestructive detection and numerical simulation of rock
stalactite based on infrared thermal imaging
ZHANG Huihui
1,2
, LIU Shanjun
2
(1. Surveying and Mapping Department of Liaoning Provincial College of Communications,
Shenyang 110122, China; 2. Remote Sensing and Digital Mine Mapping Institute, Northeastern University,
Shenyang 110819, China)
Abstract: In order to reveal the new method of quantitative detection for the rock painting disease by using
infrared imaging technology, this paper made use of the quantitative detection and finite element simulation to
study the rock painting stalactite disease in Guangxi. It further validated that the infrared thermal imaging
technique for nondestructive detection of rock stalactite diseases is feasible through comparative analysis of the
simulation result and infrared detection result. These findings suggest that the infrared imaging technology could
detect the part of the rock painting stalactite disease and finite element theoretical simulation is an effective means
to study the rock painting stalactite disease. This research provided a new technical method for infrared imaging
detection of the rock painting disease.
Key words: rock painting; stalactite disease; infrared thermal imaging; nondestructive detection; heat conduction;
heat transfer model; finite element simulation; quantitative analysis
0 引 言
红外热成像检测是一种无损检测技术,通过探
测物体表面温度场分布分析物体的表面或内部缺
陷特征.它以无损、快速、非接触、远距离、大面积
扫测等突出检测优势,为无损检测领域所广泛应用.
自 20 世纪 80 年代后期以来,随着计算机数字信号
处理技术的发展以及红外无损检测新技术的出现,
红外热成像技术在无损检测领域中越来越显示出
其重要性.目前,红外热成像技术已成功应用于电力
设备的故障与诊断、石油化工设备的故障与诊断、
建筑物外墙饰面施工质量及建筑保温节能方面红
外检测与诊断、金属材料与构件以及复合材料与构
件的无损检测中.近 20 年,国外许多研究者把红外
热成像技术应用于文物保护研究中,取得了一定的
进展.意大利学者 Grinzato
[1-3]
等应用红外热成像技
术对意大利教堂壁画墙体湿度、壁画分层及脱粘等
情况进行检测,并从热惯学的角度进行了分
析.Vavilov
[4]
应用瞬态热红外无损检测技术对意大
利壁画进行了检测,根据非均匀表面图案引起壁画
检测的主要困难,提出了三维数据滤波技
术.Valluzzi,Bondì
[5]
等为了对维纳斯的历史建筑进
行保护,通过无损检测技术对该地区一些历史建筑