[发明专利]一种石质文物水分来源的无损检测与分析方法

说明书

一种石质文物水分来源的无损检测与分析方法，包括利用微波水分测定仪测量壁面以下含水率的步骤、利用红外热成像相机拍摄热成像照片的步骤、以及分析水分来源的步骤；利用微波水分测定仪测量壁面以下含水率的步骤包括：从壁面上划出一个矩形区域作为测量区域，并选择多个测试点，利用微波水分测定仪测量测试点处壁面以下不同深度的含水率得到壁面以下含水率数据；利用红外热成像相机拍摄热成像照片的步骤包括：选择至少包含测量区域的红外热成像相机拍摄区域，对选择的拍摄区域进行拍摄得到红外热成像照片；分析水分来源的步骤包括：结合壁面以下含水率数据和红外热成像照片，分析水分在不同深度下的数据变化趋势，根据变化趋势判断水分来源。

技术领域

本发明涉及石质文物保护无损检测研究领域，具体涉及一种基于微波与红外技术的石质文物水分来源的无损检测与分析方法。

背景技术

石质文物的风化不论是化学风化（直接的溶蚀等作用），还是物理风化（冻融作用等），甚至生物风化（促进微生物或者植物的生长等作用），均与水有密切关系；石窟岩体的裂隙发育、洞窟的坍塌也可以在水的参与下加速；而各种环境污染物在水的参与下对石质文物的影响变得更加明显。可见水对石质文物的影响是广泛而严重的，解决石窟雕刻继续风化的根本出路是准确探测石窟内部水分的进入通道、运移规律、水量水质以及可溶盐的分布与运移规律。

大气降水通过裂隙的下渗、砂岩内残留孔隙水的渗出、地下水的毛细上升以及空气中水汽的凝结，这4种途经都有可能为石窟内壁的表面提供液态水。文物保护人员经常遇到石窟表面砂岩呈现湿润的状态，却无法判断砂岩出现水分是由凝结水、毛细水还是石窟内部渗水等而导致。人们对于不同来源的水分运移通道、水量组成及其时空变化特征等都还不够清楚，需要采取综合的调查分析手段加以确定。探究石窟水分的来源、空间分布于运移规律具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有水分来源判断经验的不足，提出一种石质文物水分来源的无损检测与分析方法。不同来源水分的形成、分布、迁移规律不同，一般体现在石质文物不同厚度下、不同高度下水分的分布不同。本发明结合水分出现位置与环境条件，判断水分的主要来源。

本发明的一种石质文物水分来源的无损检测与分析方法，包括利用微波水分测定仪测量壁面以下含水率的步骤、利用红外热成像相机拍摄得到热成像照片的步骤、以及分析水分来源的步骤；所述利用微波水分测定仪测量壁面以下含水率的步骤包括：

从壁面上划出一个矩形区域作为测量区域，并选择多个测试点，利用微波水分测定仪测量测试点处壁面以下不同深度的含水率，得到壁面以下含水率数据；

所述利用红外热成像相机拍摄得到热成像照片的步骤包括：

选择红外热成像相机拍摄区域，所述拍摄区域至少包含所述测量区域，利用红外热成像相机对选择的拍摄区域进行拍摄，得到红外热成像照片；

所述分析水分来源的步骤包括：

结合所述壁面以下含水率数据和所述红外热成像照片，分析水分在不同深度下的数据变化趋势，根据所述变化趋势判断水分来源。

其中，选择多个测试点时，对所述矩形区域划分行间距、列间距分别为固定值的网格，并将所述网格的横竖线的交叉点作为测试点。

其中，利用微波水分测定仪测量测试点处壁面以下不同深度的含水率时，分别测量深度为2cm、5cm、10cm及25cm的位置的含水率。

其中，利用微波水分测定仪测量测试点处壁面以下不同深度的含水率后，比对最浅深度下的含水率分布图像与热成像照片；所述分析水分来源的步骤包括：如果存在微波含水率值高的部位与红外热成像照片中的低温部位重合的情况，则判定该部位在表层有水的存在。

其中，所述分析水分来源的步骤包括：根据壁面以下含水率数据，判断含水率在不同深度下的数据变化趋势，当变化趋势为在规定深度以下随着深度的增加，含水率值不断增加时，判定水分来源包括石窟内部渗水；当变化趋势为最浅深度下的含水率高于规定深度的含水率，判定水分来源包括作用于表面的凝结水。