階段六 實施調查的技術
NO
YES
出一個最好、最適當的非破壞性檢測方法，予以繼續檢測研究 分析。
規劃非破壞性檢測調查時，需要考慮的有以下五項主要因 素：
1. 所需穿透結構的深度。
2. 預期目標所需縱向和橫向的解析度。
3. 目標及其環境周圍間之物理性能的對比。
4. 結構調查時，物理性質量測的信噪比。
5. 結構物營造的歷史資料。
第三節第三節第三節
第三節 建築物紅外線熱影像檢測建築物紅外線熱影像檢測建築物紅外線熱影像檢測建築物紅外線熱影像檢測
過去十年來，前述雷達、超音波、敲擊迴音法等高階的非 破壞性檢測方法，均廣泛的應用在混凝土及磚石結構上，並能 用於既有結構的評估。然而，這些技術主要適用在混凝土及磚 石結構裡非均質處的深度(例如混凝土披覆)的偵測與界定，範 圍從五公分到一百公分。然而在接近表面區域從 0~10 公分之 間，還是資訊不足8。
由於紅外熱影像是檢查重建和非翻新建築物的一個進展快 速現代化測量方法。可以從建築物構造內部及外部以遠距非接 觸的方式量測溫度，檢測出熱橋、加熱管確切位置，或發現某 個特定領域會生長黴菌的原因。於此方法，感測器會收集紅外 線幅射來建立一幅熱影像，以顯示物體表面溫度分佈，進行異 常位置的研判。
一、紅外線熱影像發展與原理
威廉赫謝耳於 1800 年發現紅外輻射，和湯瑪斯約翰塞貝克 於 1821 年發現熱電效應之後，科學家已經嘗試以熱電偶和嗜熱 生物量測這種長波輻射。軍事單位一直特別關心這個無法看 到、溫暖的輻射，二次世界大戰之後，軍方投入大量的經費於 此一領域的研究。由於持續的進步，尤其，20 世紀後(1/3)期紅 外探測器和傳統相機都有了很大的進步發展，因此建立了測量 的溫度與輻射9。藉由新系統的幫助，土木領域的頻段也一樣的 興起：從建構熱影像使用於電工技術、環境工程，土木工程和 醫學。它可應用在任何物體內部溫度變化導致其表面溫度也改 變的過程中。要特別注意的是，目前熱門的氣候變化討論，建 築熱影像進展的重要性，因為它可以很快的檢查出建築物的外 殼熱損失。這特別契合了隔熱相關的節能議題10。
二、紅外線熱影像的原理
紅外線熱影的理論是基於三個著名的輻射定律11：
Es
= E ε
T 2898
max
= λ
˙克希荷夫定律
˙普朗克輻射定律：
˙史蒂芬-波茲曼定律
放射與吸收之間的關係。
克希荷夫定律是指一個物體，吸收多少也排放多少。當一 個“灰色”體置於一“黑”體對面，在熱平衡狀態下吸收和放 射是相等的。熱影像就是以物體的放射為基礎。因此，它使用 的放射係數ε，即為量測物體的放射率 E 與同樣溫度下黑體的 放射率 Es 的比例。因此，放射係數ε為無單位，取決於波長、
物體溫度和表面紋理，其數值介於 0 和 1 之間。
普朗克輻射定律說明了理想黑體的特定光譜輻射 M。
其中λ代表波長，T 代表絕對溫度，h 代表普朗克常數，c 代表光速。
如果特定光譜輻射 M，依溫度不同而有波長λ的函數變化，
而有典型不同的普朗克曲線。在這些曲線中，可以看出依據韋 恩位移定律，隨著溫度變大波長變小，而有最大的曲線變化。
史蒂芬-波茲曼留意到表面整體波長的放射性質，結合普朗 克定律發現輻射功率 I(單位：Wm–2)與溫度 4 次方成正比：
其中σ= 5.67×10−8 , Wm–2 K–4
1 -e
1 λ
hc T) 2
, M(
λkT hc 5
2
⋅
=
π λT
4I = σ ⋅
熱影像照相機的感測器決定了可感測波長的範圍。重要的 是遵循幾個大氣窗口區域。只有在這些窗口的紅外線輻射才有 夠高的大氣透射率。這就是為什麼大多數相機都在 3~5 或 8~12 微米的操作區間。另一個窗口存在於近紅外線 3.0~0.78 微米區 間。
三、紅外線熱影像的應用
紅外熱影像的主要應用是在於土木部門的構造熱影像。幸 運的是，大部分材料應用於建築產業的放射係數大都介於 0.90 和 0.96 之間 10(表 2-4)。因此，好的建築物熱性能評估，就可 只用單一相同放射係數值ε。
表 2-4 建築物材料放射係數表
Material
ε
Concrete 0.94