基于紅外熱成像儀分析石質文物的風化等級

浙江水利水電學院，浙江杭州 310018

中華民族悠長的歷史長河中，誕生了眾多文物古跡。其中，石質文物憑借其自身的特性得以長久流傳下來。浙江省內存在許多歷史悠久的凝灰巖石質類文物。這些石質類文物在誕生之初就飽受自然界的侵蝕，特別是現代，隨著經濟的蓬勃發展，工業區在城市之中廣泛存在，使得大多數石質文物受到化學腐蝕，表面斑駁不全，若再不采取適宜有效的保護措施，將造成無法彌補的損失。

1 研究前景

本文所述的對石質文物展開便捷有效的檢測以及盡快得出文物的風化程度是一個新的研究領域，隨著文物保護新型理念的產生和保護意識的增強，文物保護研究人員加大了對新技術的開發與應用，其中一個發展方向就是石質類文物的風化等級判定。之前，我們由于技術和保護意識薄弱，導致大量石質文物付之一炬，令人惋惜。所以發展新技術在一定程度下能夠減少文物損耗，更好保護中華民族文化遺產。

從風化原理上來講，凝灰巖石風化是個及其復雜多變的過程，不僅存在物理風化，還有生物風化，化學分化。當我們采用紅外熱成像儀進行檢測時，開始需要詳細了解探測的石質文物周邊自然環境情況，諸如空氣成分，濕度、溫度變化、水文地質等等；其次我們再考慮所使用的儀器對檢測結果的影響比如說拍攝角度距離和儀器系統誤差。乃至于操作儀器的人對儀器使用和對測量時機的把握的也是影響因素之一。綜上，怎么能綜合分析影響因素，提高檢測結果的準確率是合理選擇修復方法的首要前提。

2 紅外熱成像儀檢測影響因素

經過討論分析和一定的實驗數據支撐，我們選擇了儀器精度，拍攝距離，濕度，風速，二氧化碳濃度，溫度，主觀行為等作為檢測正確與否的評測依據。

該凝灰巖石質文物紅外熱成像檢測效果干擾因素分析的綜合評價結果表明凝灰巖石質文物修復效果的評估效果的的綜合效益分析的重要程度為：風速 <儀器精度 <二氧化碳濃度 <客觀要求 = 拍攝距離 <濕度 <主觀要求 <溫度。

表一 紅外熱成像檢測效果干擾因素分析表

3 基于紅外的風化評估模型

本次擬通過紅外熱成像的圖片采集，分析圖像的內部缺陷，粉化脫落以及裂縫處的溫度與周圍未風化的溫度差來初步對檢測的文物進行風化等級的分類，擬將凝灰巖石質文物的風化硬度分成 5 個等級。

未風化硬度：正常巖石的硬度

微風化硬度：僅節理面有渲染或略有變色，有少量風化裂隙

中等風化硬度：結構部分破壞，沿節理面有次生礦物，有風化裂隙發育，巖體被切割成巖塊。用鎬難挖，干鉆不易鉆進

強風化硬度：結構大部分破壞，礦物成分顯著變化，風化裂隙發育，巖體破碎，用鎬可挖，干鉆不易鉆進

全風化硬度：結構基本破壞，但尚可辨認，有殘余結構強度，可用鎬挖，干鉆可鉆進

搜集數據（在同一室溫下）：

表二 在同一室溫下巖石硬度與溫度差關系表

4 結語

與傳統的對凝灰巖石質文物風化等級的測定相比，我們采用了紅外熱像技術。紅外熱像技術是新興的一種無損檢測技術，與傳統技術相比，它有著非接觸、檢測精度高、響應快等優點。但由于紅外檢測技術在國內的起步較晚，相比于其它國家仍然有許多不足。特別是在凝灰巖石質文物檢測的結合中應用不多。并且使用紅外熱像技術時，我們進行了前期預測，分析了紅外熱象在各種環境中存在的誤差，進行了定量分析，使得當前環境下的數據能夠盡量準確。