[发明专利]检验古代壁画空鼓位置的非接触无损检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测技术领域的方法，具体的讲，涉及一种检验古代壁画空鼓位置的非接触无损检测方法。

背景技术

古代壁画是文化遗产的重要组成部分，由于环境(光、温度、湿度、风沙尘等)、生物(微生物、昆虫等)、壁画附着墙体和制作材料、建筑布局及人为因素等的综合作用，病害类型多，且严重损害着壁画。最常见的壁画病害有空鼓、起甲、酥碱、烟熏、表面污染、地仗脱落、颜料层脱落、裂隙、划痕等。空鼓是分布十分广泛的壁画病害之一，空鼓是指壁画地仗层与支撑体(墙体、岩体或其他)间由于黏结性能丧失或减弱，导致地仗层和支撑体分离。空鼓可存于地仗层间、地仗层和支撑体间。空鼓一般引起壁画表面开裂、鼓起，严重者由于壁画自身重力的影响，导致壁画脱落。我国从20世纪70年代开始对空鼓壁画的修复加固，一般采用揭取修复加固回贴的方法，或者临时性锚固加固的方法。在过去的20年中，灌浆技术在国际文物保护领域得到广泛应用，成为世界范围内治理壁画空鼓的一种重要手段。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号：CN101100547，专利名称：聚氨酯泡沫填缝剂在修复潮湿古代墓室壁画空鼓中的应用，该技术提供了一种重量轻、粘结力强的壁画空鼓病害修复材料。

无论是采用何种空鼓修复加固方式，首先要确定空鼓的存在位置，目前传统的方法还是借助用手敲击空鼓部位，检查空鼓程度及范围，判断是否灌满或灌浆的密实程度，古代壁画保护加固工程的最大特点是要保持原状，而且古代壁画历经漫长的演化过程，性状极其脆弱，迫切要求一种非接触无损伤检测技术，来检测空鼓的存在位置以及加固效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种检验古代壁画空鼓位置的非接触无损检测方法，使其利用红外热像检测技术检验古代壁画空鼓存在的位置，符合古代壁画空鼓病害加固保护的特性。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

第一步，拍摄壁画表面的可见光数码照片。

第二步，用照明灯对壁画表面进行升温，由于剧烈的温度变化会导致壁画的损害，不符合文物保护的原则。因此本发明采用了将100瓦的照明灯固定于所测壁画前约5米处，对壁画表面照射10分钟，然后关灯，使壁画表面产生温度变化，并将温度变化控制在摄氏5度以内，避免对壁画产生损害。

第三步，在升温的同时通过红外热像仪采集壁画全动态红外视频信号，并将壁画辐射的功率信号转换成电信号后，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与壁画表面热分布相应的热像图。

第四步，对第三步得到的壁画表面热像图进行分析。正常情况(壁画表面不存在空鼓)时，整个壁画表面发生的红外热辐射应是均匀一致，反映在红外热像图上，相应区域的颜色是单一均匀的，不存在颜色差异，也就是说不存在色彩异常区。当壁画存在空鼓时，空鼓部分与支撑体之间有一定的空气层，由于空气为隔热性物质，它降低了墙体的热传导率。热量从外表面向墙体内表面传递时，遇到隔热性的缺陷，热量就会在空鼓部分堆积，形成高温区，而没有空鼓的区域则相对出现低温区。因此空鼓部分会存在相对于正常部位的红外辐射异常。红外热像图上反映的颜色非单一均匀，不同热辐射条件的外墙表面对应不同的颜色区(色彩异常)。

第五步，对红外热像图片上的色彩异常区，通过与数码照片的比较判断，可以直观明了地看到异常区在实际位置，即可判断出空鼓的位置和范围。

所述的红外热像仪，其所测最小温差为0.1℃，记录方式为实时数字记录，空间分辨率小于2.0mrad(即100米的距离最小目标要>20cm)。

本发明是利用红外辐射对物体或材料表层进行检测的原理而进行的，红外线是一种与可见光相邻的不可见光。通过红外探测器将物体辐射的功率信号转换成电信号后，经电子系统处理，传至显示屏上，得到与物体表面热分布相应的热像图。当物体内部存在缺陷时，它将改变物体的热传导，使物体表面温度分布产生差别。再用红外热像仪捕捉物体表面温度状况，进而分析缺陷的大小位置，该方法具有非接触、远距离、实时、快速、全场测量等优点，目前广泛应用于土木工程的结构损伤、节能检测等领域。