Page 98 - 无损检测2021年第十期

吴卓桥, 等:

红外热波检测技术在文物保护中的应用

正、 图像拼图处理及热层析三维成像处理算法 [ 12 ] 可 设为50Hz , 实时捕抓佛头表面的温度。选取3个不
呈现出壁画完整的检测结果。 同区域, 将测得的温度信号用方波激励热传理论数学
图4 ( b ) ~4 ( f ) 为墓室东墙经过拼图得到的完 模型进行非线性拟合, 算出相对应的厚度, 3个佛头
整热层析图, 其中图4 ( b ) 显示了整个壁画区域的吸 表面区域的试验温度曲线和拟合温度曲线如图5所
热图像, 图中清晰地显示出了壁画轮廓, 显示吸收热 示, 佛头正面3个区域的厚度分布如图6所示。
量很多, 这是因为用于勾勒壁画的炭黑染料具有更
高的发射率和可见光吸收率。图4 ( c ) ~4 ( f ) 显示出

了深度分别为1.47 , 4.57 , 7.68 , 10.78mm 的平面蓄
热系数 e 值分布, 可以看到, 在浅层区域布满了细小
黑点, 疑为近表面存在的病害, 可能由表面颜料层脱
落或者酥碱多孔导致, 通过现场壁画表面情况对比,
能够基本确定 e 值图中反应的异常为真实病害。随
着深度的增加, 可看到多处较大尺寸的暗斑区域, 疑
图5 3个佛头表面区域的试验温度曲线和拟合温度曲线
似空鼓或疏松结构, 且持续在更深层出现, 则该区域
病害程度更严重。此外图像中规则的条纹状异常显
示逐渐明显, 与作为支撑结构的砖墙有着高度的相
似性, 如图4 ( d ) 右上区域隐约出现砖纹, 表明此处石
灰层较薄。图4 ( e ) 中更多区域出现砖纹, 可以通过观

察砖纹出现的时间早晚来确定壁画石灰层的厚度。
图4 ( f ) 中砖墙结构已经全部显现, 可以通过各墙面砖

纹出现深度来比较各墙面石灰层的厚度差异。
3.2 方波热成像对古代铸铁佛头厚度的定量评估 图6 佛头正面3个区域的厚度分布

评估的佛头长约35cm , 横截面直径约为20cm , 使用相同的检测方法, 得到佛头两侧的厚度分
最大厚度约为3cm 。总体而言, 雕塑状况良好, 但是 布( 见图7 )。

有些表面区域有生锈现象, 头部为空心结构, 壁厚根 3.3 脉冲热成像对铸铁文物的定量测量
据头部的特征在几毫米到几十毫米之间 [ 8 ] 。 试验对象为现代仿制铸铁佛头, 该佛头高约

27cm , 横截面最大直径约为 12.5cm , 铸铁佛头表
佛头方波透射式热成像试验过程中, 使用800W

卤素灯置于佛头内部持续加热6s , 热像仪采集频率 层分布不同厚度的锈蚀, 4 个角度的铸铁佛头可见

图7 佛头两侧可见光照片、 红外热像图和厚度分布

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2021年 第43卷 第10期

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