Thermografie - Alle Temperatur-Details im Wärmebild

Thermografie

Temperaturmessung - mit thermischem Kontakt oder per Wärmestrahlung

Temperaturmessung spielt sowohl im Alltag als auch in Forschung und Entwicklung, in der Medizin bis hin zum industriellen Umfeld eine wichtige Rolle. Temperatur wird auf zwei Arten gemessen: Durch thermischen Kontakt oder berührungslos durch Messung anhand der Wärmestrahlung.

Für die Messung durch thermischen Kontakt werden heute vor allem Temperatursensoren aller Art verwendet (Thermoelemente, RTD, Thermistoren, Halbleitersensoren etc.) - wobei es noch andere Verfahren wie zum Beispiel das klassische Gas-/Flüssigkeitsthermometer gibt.

Bei der Messung anhand der Wärmestrahlung werden einerseits Pyrometer/Punkt-/IR-Thermometer und andererseits bildgebende Verfahren in IR-/Wärmebildkameras eingesetzt.

IR-/Punkt-Thermometer arbeiten nicht bildgebenden - wie ein Thermometer zeigen sie die punktuelle Temperatur einer anvisierten Stelle numerisch an. Sie stellen damit sozusagen einen einzigen Pixel einer Wärmebildkamera dar.

Auch die Wärmebildkamera (IR-/Infrarot-, Thermal- oder Thermografie-Kamera) empfängt Wärmestrahlung (mittleres und langwelliges Infrarot im Spektralbereich von ungefähr 3,5 bis 14 µm). Allerdings nicht nur mit einem einzelnen Punkt/Pixel sondern einer kompletten Pixel-Matrix mit einer bestimmten Auflösung (zum Beispiel 640 x 460 = 294.400). Die von Oberflächen abgestrahlte, thermische Strahlung wird in der Kamera in sichtbares Licht umgewandelt und als Bild der aufgenommenen Objekte (Wärmebild) wiedergegeben. Die Bilddarstellung erfolgt in "Falschfarben", wobei üblicherweise verschiedene Paletten ausgewählt werden können, Zum Beispiel Dunkel/Schwarz/Blau für weniger Wärmeabstrahlung, Rot-, Orange-, Gelb-, bis hin zu Weiß für viel Wärmeabstrahlung. Häufig können Wärmebildkameras dieses Wärmebild mit einem foto-optischen Bild einer integrierten klassischen Megapixel-Digitalkamera überlagern, so dass zusätzlich "fotografische" Informationen und Details vorhanden sind.

Wärmebilder in Falschfarben

Wärmebilder in Falschfarben

Bild 1: Wärmebild in Falschfarben-Darstellung (Bild oben: FOTRIC, Bild unten: Vergleich visuelles und Wärmebild, HIKMICRO).

Die Anwendungen sind vielfältig und führen zu verschiedene Anforderungen an die Wärmebildkameras:

Anwendungsbereiche der Thermografie - Beispiele

  • Gebäudetechnik und Baubranche (Dämmung/Energieeffizienz, HLK-Systemen/Heizung, Lüftung, Klimatechnik etc.).
  • Sicherheit (Feuerwehren, Rettungsdienste, Personensuche, Überwachung allgemein, speziell Transportüberwachung E-Fahrzeuge/Batterien).
  • Umwelttechnik, erneuerbare Energien, Landwirtschaft, Wildtier-Überwachung.
  • Industrielle Wartung, Reparatur, Inspektion von Maschinen, Anlagen, elektrischen Systemen, Energieversorgung, Energie-Effizienz.
  • Lebensmittelindustrie.
  • Human-, Sport- und Tier-Medizin.
  • Forschung, Entwicklung, Automotive, Aerospace, Energieeffizienz/Wärmeverluste von Baugruppen, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung.

Die Anforderungen an die Wärmebildkamera ergeben sich unter anderem aus diesen Überlegungen:

  • Entfernung zum Objekt - Weitwinkel bis Makro.
  • Größe des Objekts - Weitwinkel bis Makro.
  • Wichtigkeit von Details oder nur grobe, lokale Zuordnung.
  • Benötigte technische Daten wie Empfindlichkeit, Auflösung, Sichtfeld, Fokus etc.
  • Art der Objektive, fest oder Wechselobjektive.
  • Unterstützende Software für Erfassung, Interpretation und Analyse in der Kamera bzw. nach Übertragung der Bilder zum PC.
  • Schnittstelle(n) zum PC bzw. zu Mobil-/Smart-Geräten.
  • Robustheit und Art der Bedienung je nach Einsatzort.
  • Genügen Standbilder oder sind auch Videosequenzen erwünscht.
  • Bauform: "Klassisch" mit Griff, als Kompakt-Kamera oder als Aufsatz für das Smartphone; stationär oder mobil/handheld mit/ohne Display.
  • Preis.

Thermografie in Forschung und Entwicklung/F&E - zum Beispiel Wärmeentwicklung und Verlustleistung auf Baugruppen

IR-Kameras für F&E

Bild 2: Wärmebildkameras für Anwendungen in F&E - Ausführungen von FOTRIC (links, Mitte) und HIKMICRO (rechts).

Bei den oben genannten Überlegungen ergeben sie hier die folgenden Anforderungen an eine Wärmebildkamera:

  • Die Objekte sind elektronische Baugruppen wie zum Beispiel Platinen.
    Die Entfernungen zum Objekt und die Größen der Objekte sind oft eher relativ klein. Die Details wie zum Beispiel einzelne Leiterbahnen und Lötpunkte sind wichtig. Eine hohe Auflösung sowie gute Makro-Objektive und evtl. auswechselbare Objektive sind gefordert.
  • Eine Montierbarkeit auf ein Stativ ist sinnvoll.
  • Ein Display und viele ausgefeilte Auswertefunktionen in der Kamera können zugunsten einer Kopplung an den PC entfallen und in diesen verlagert werden.
  • Robustheit wichtig, aber keine so extremen Anforderungen wie zum Beispiel im Außeneinsatz, für Feuerwehr etc.

Wärmebildkameras für den Bereich F&E erhalten Sie von den Herstellern ▸FOTRIC und ▸HIKMICRO:

Allgemeine und industrielle Thermografie

In diesem Bereich unterscheiden sich die Anforderungen an die Kameras grundlegend vom vorher genannten:

  • Die Objekte sind oft Gebäudeabschnitte, größere Maschinen oder Anlagen.
    Die Entfernungen zum Objekt und die Flächen der Objekte sind größer. Sehr feine Details sind oft nicht zwingend erforderlich. Eine möglichst genaue Lokalisierung der Fehlerstelle genügt. Weitwinkel und nach Situation auswechselbare Objektive sind gefordert.
  • Die Kamera wird bevorzugt in der Hand gehalten und soll daher ein angenehmes Gewicht haben, rutschfest und "griffig" in der Hand liegen. Unter Umständen muss eine Bedienung mit Schutzhandschuhen möglich sein.
  • Ein Display und viele ausgefeilte Mess- und Auswertefunktionen direkt in der Kamera erleichtern die Arbeit vor Ort. Eine Schnittstelle zur Übertragung der Daten für spätere Auswertung und Dokumentation ist häufig gefordert. Je nach Anwendung kann es zum Beispiel sinnvoll sein, wenn die Kamera selbst einen WLAN-Server bilden kann, so dass kein Netzwerk vorhanden sein muss.
  • Robustheit ist wichtig, zum Beispiel was Temperaturbereiche, IP-Schutzklassen, Falltests angeht.

"Klassische" Wärmebildkameras, Bauformen als Kompaktkameras sowie Module für Smartphones finden Sie hier:

Weitere bildgebende Verfahren - Schallkameras

Als weiteres bildgebendes Verfahren hat sich neben der Wärmebildkamera die "Akustik-Kamera" etabliert. Sie wird zum Beispiel eingesetzt für die Erkennung von Gas- und Druckluftlecks und Teilentladungen in elektrischen Systemen (Korona-, Schwebe-, Oberflächen- und Partikelentladungen). Erfasst wir mit einer Matrix aus rauscharmen MEMS-Mikrofonen. Das dargestellte Bild ist das einer Megapixel-Digital-Kamera, in dem die erkannten Schallereignisse dargestellt werden. Die Darstellung der akustischen Ereignisse erfolgt mit einer Anzahl an auswählbaren Paletten, vergleichbar wie beim Wärmebild.

Darstellung bei Akustik-Kamera

Bild 3: Verschiedene Ausführungen von Akustikkameras von FOTRIC (links, AcouTherm kombiniert mit Wärmebildfunktion) und HIKMICRO (rechts).

Die FORTIC Akustikkamera "AcouTherm" kombiniert Megapixel-, Wärmebild- und Akustikkamera in einem Geräte - ein innovativer Ansatz, der die Suche von Problemstellen "mit allen Sinnen" ermöglicht.

Akustik- und Kombi-Kameras:

Gewünschtes Produkt im Shop nicht gefunden? Fragen Sie unverbindlich an - wir beschaffen auch viele weitere Produkte für Sie!

Ihr direkter Kontakt zum Meilhaus Electronic Team:

 Telefon: +49(0)8141/5271-0
 E-Mail
 Newsletter