红外热成像技术在社交基础设施（SOC）组件检测中的应用：原理、进展与趋势的全面综述

《IEEE Sensors Journal》：Infrared Thermography for Social Overhead Capital (SOC) Component Inspection: A Comprehensive Review of Principles, Advances, and Trends

红外热成像技术用于社会基础设施资本（SOC）组件监测的综述，探讨其检测缺陷、劣化的效果及局限性，提出结合人工智能、多模态传感和机器人平台的改进方向，为智能检测技术发展提供基础。

　　

摘要：

由于环境因素的影响，社会基础设施资本（SOC）的组件会随着时间的推移而退化，导致性能下降、维护成本增加以及对公共安全的潜在风险。为了确保结构的完整性和功能性，定期检查和监测至关重要。红外热成像（IRT）是一种广泛使用的无损检测（NDT）技术，它可以可视化表面辐射的能量，因此是检测SOC组件缺陷、损坏和退化的有效方法。本综述全面概述了NDT技术，并系统地研究了基于IRT的SOC组件监测技术。具体而言，它调查和分析了IRT在桥梁、道路、建筑、隧道和铁路领域的最新应用研究。此外，本研究还指出了传统IRT技术的局限性，并探讨了提高其有效性的潜在改进措施。特别是，将人工智能（AI）、多模态传感技术和机器人平台集成起来被认为是提高基于IRT的SOC组件监测准确性和效率的有希望的方向。本综述为开发智能和自动化的基于IRT的检测技术奠定了基础，有助于建立有效的SOC组件维护策略。

引言

社会基础设施资本（SOC）在支持城市基础设施、提高生活质量以及促进可持续的社会和经济发展方面发挥着重要作用。为了确保道路、隧道和桥梁等关键SOC组件的稳定性和功能性，持续的维护和监测是必不可少的[1]。这些结构不断受到物理和环境因素的影响，导致其加速老化和退化。因此，及时检测和预防结构退化对于维护结构完整性和防止灾难性故障至关重要。导致SOC组件退化的主要因素包括水分侵入引起的氧化、盐分沉积（盐析）、内部和外部开裂、钢筋剥离以及由于隔热不足造成的热桥效应。这些问题不仅威胁到结构安全，还会导致能源需求增加和运营效率降低，最终造成重大的经济损失。为了解决这些挑战，无损检测（NDT）技术作为一种无需造成损坏即可评估结构状况的有效工具应运而生[2]。近年来，NDT在SOC组件的实时监测和预测性维护中发挥了关键作用，有助于早期发现缺陷并确保长期的结构可靠性。根据信号类型，NDT技术可以分为数字成像方法、视觉检测方法、电磁技术、热技术和声学方法。其中，突出的技术包括红外热成像（IRT）、探地雷达（GPR）、超声波检测（UT）和冲击回波（IE）。