計本研究基于光學分析提出了一個新的關(guān)鍵技術(shù)，以解決一個老問題，即如何監(jiān)測墻壁的水分含量。該探測器是一個紅外熱成像設(shè)備，它是在紅外波段（8-13毫米）內(nèi)工作的成像輻射。事實上，水分過多會嚴重影響建筑物的衰敗。大多數(shù)歷史建筑都受到這種問題的影響。隨著鹽在材料中的遷移，蒸發(fā)過程是表面劣化的主要原因。由于鹽在表面上結(jié)晶而產(chǎn)生的張力和應力，以及因凍融循環(huán)產(chǎn)生的機械應力和微裂紋非常危險。化學和物理現(xiàn)象也被水分激活，例如細菌，藻類，真菌和地衣的生長。具體而言，這些方面對于包括壁畫等藝術(shù)品在內(nèi)的藝術(shù)遺產(chǎn)的保存至關(guān)重要。

為此目的已經(jīng)提出了許多方法，但是到目前為止，還沒有找到最終的解決方案。水分含量的測量很困難，因為它是間接測量，使用諸如質(zhì)量，電導率，特定頻帶中的電磁波吸收，彈性波的傳播速度，材料的介電常數(shù)或氫原子的磁共振等量作為信息參數(shù)。實際上，由于水分的濃度分布隨深度而變化，因此甚至很難定義墻壁的水分含量。而且，不同的壁厚具有不同的水分含量。

圖為潮濕墻壁的溫度記錄圖

在這些方法中，溫度也可以用作濕度存在的指示。但是，建筑物結(jié)構(gòu)的復雜性以及建筑物對氣候條件的依賴，使得數(shù)據(jù)的解釋變得復雜且并不總是可靠的。盡管如此，紅外熱成像還是用于定位潮濕區(qū)域的有效工具，因為多孔材料的水分含量與表面溫度密切相關(guān)。這種光學測試是非常有效的，并且絕對無損。這些功能使其最適合用于檢查非常大和珍貴的表面并有效保留我們的文化遺產(chǎn)。

圖為測試期間記錄的紅外熱分析圖

紅外熱成像技術(shù)的大幅降低，使其成為可用于多種診斷目的且功能強大的新型光學工具。研究為此設(shè)計了一種新的檢查程序，能夠有效并簡單可靠地檢測潮濕墻壁的水分含量。為了估算水分，實驗室研究表明，可以通過定量紅外熱成像法跟蹤和量化表面的蒸發(fā)。基本上，該測試合并了兩個重要特征：包括由于蒸發(fā)導致的溫度降低和蒸發(fā)速率的強度。根據(jù)水分含量的表面標記能夠非常說明問題，因為任何水分都有其自身的特征模式。實際上，水分分布的紅外熱成像可能比含水量測量本身更重要。

參考資料：

2010. Grinzato, G. Cadelano and P. Bison. Moisture map by IR thermography. Journal of Modern Optics. 57(18):1770-1778, 2010.