Wärmebildkameras

Thermografie-Kameras

Herzstück einer Wärmebildkamera ist in der Regel ein Focal-Plane-Array (FPA). Produktpräsentationen, Informationen, Vergleiche und Neuigkeiten zu Wärmebildkameras. Thermokamera-Feuerwehr: Was ein Gerät für Angriffstruppen tun sollte. Der Hersteller von Wärmebildtechnik FLIR Systems hat einen neuen Geschäftsführer. Thermografiekameras * alle Preise inkl.

MwSt.

mw-headline" id="Theorie">Theorie[a class="mw-editsection-visualeditor" href="/w/index.php? php?title=W%C3%A4rmebildkamera&action=edit&section=1" title="Edit Section: Theory">Edit Source Code]

Wärmebildkameras (auch bekannt als Thermografie-, Wärme- oder Infrarotkameras oder im militärischen Bereich als Wärmebildgeräte (oft als Flash für Forward Looking Infrared bezeichnet)) sind Abbildungsgeräte, die einer konventionellen Überwachungskamera ähneln, jedoch infrarote Strahlung empfangen. Aufgrund der für Wärmebildkameras üblichen Emissionswellenlänge in der Umgebung der Raumtemperatur wird jedoch der spektrale Bereich von ca. 3,5 bis 15 Mikrometer (mittel- und langwellige Infrarotstrahlung) genutzt.

Auch für die Erfassung und Visualisierung von Umgebungstemperaturen ist dieser Messbereich bei bekanntem Emissionsvermögen gut einsetzbar. Die Normalatmosphäre in diesem Gebiet ist weitestgehend durchsichtig, so dass die laterale Bestrahlung von Sonnen- und Kunstlichtquellen kaum eintritt. Die Thermographie ist ein berührungsloser Abbildungsprozess, der die für das Menschenauge sichtbare, verdeckte Wärmeabstrahlung (mittleres Infrarot) eines Objekts oder Körper wiedergibt.

Auf dieser Grundlage werden z.B. Prozesse zur Werkstoffprüfung durchgeführt. Bei der Thermografiekamera werden nur Leistungsunterschiede ausgewertet, weshalb bei Objekten mit sehr unterschiedlichen Emissionsfaktoren ein großer Meßfehler (scheinbare Temperaturdifferenz) auftreten kann. Der angenommene Emissionsgrad kann bei jeder Thermografiekamera vorgewählt werden. Grundsätzlich ist die Messkamera wie eine herkömmliche Elektronikkamera für sichtbare Strahlung konstruiert, jedoch unterscheidet sich der Sensor in Design und Funktion je nach zu erfassender Welle.

Die Wärmebildkameras zeigen diese in der Regel in graustufiger Darstellung an, übliche Kamera-Modelle sind in der Regel in der Lage, bis zu 256 (8 Bit) graustufige Darstellungen wiederzugeben. Es ist dem Menschen jedoch nicht möglich, solche feinen Grautöne zu lösen; daher ist es sinnvoll, Aufnahmen in Falschfarbendarstellung zu erstellen, zu denen nahezu alle Wärmebildkameras in der Lage sind.

Häufig wird der helle (wärmste) Teil des Bilds weiss, die mittleren Temperaturen werden in Gelb- und Rottöne und die dunkleren (gleich kälteren) Bildteile in Blautöne wiedergegeben. Eine Falschfarbdarstellung wird bei Militäranwendungen in der Regel nicht eingesetzt, da dies die Wiedererkennung des Bildobjekts für den Menschen beeinträchtigt. In der Regel sind dies 160 120, 320 240 oder 384 288 Punkte.

Der kleinste definierbare Messpunkt des Thermographiesystems wird im Zusammenwirken mit den verwendeten Linsen oder dem Sichtfeld der Kameras ausgelesen. Bei einer Wellenlänge von 1 bis 2 µm (SWIR) werden Indium-Gallium-Arsenid-Sensoren (InGaAs) oder Bleisulfid-Sensoren eingesetzt. In den Wellenlängenbereichen 3-5 µm (MWIR) werden vorwiegend Antimondetektoren ( "InSb") und MCT ("Cadmium-Quecksilber-Tellurid-Detektoren") eingesetzt.

Gallium Arsenid Quantum Well Detektoren (QWIP) und Cadmium Quecksilber Tellurid Detektoren werden oft für den Langwellenbereich von 8 bis 14 µm (LWIR) eingesetzt. Ein weiterer Nachteil der gekühlten Anlagen sind die gestiegenen Anschaffungs- und Unterhaltskosten sowie die teilweise lange Anlaufzeit, bis das Gerät den Melder auf Arbeitstemperatur abgekühlt hat. Bei gekühlten Systemen besteht der Infrarotdetektor in der Regel aus speziellem Halbleitermaterial.

Um sicherzustellen, dass die kameraeigene Strahlung der Sensoren die Messungen nicht beeinträchtigt, werden die Photoeffektdetektoren auf eine Temperatur im Umkreis von 70 K abkühlt. In der Vergangenheit wurde häufig Flüssigstickstoff oder Kohlendioxid zur Abkühlung eingesetzt, die modernen Fotokameras funktionieren meistens mit Peltier-Elementen, sehr präzise Modellen für den wissenschaftlichen Einsatz und vielen Militärgeräten mit Stirling-Kühlern.

Ungekühlter Thermografiekameras verwenden Infrarotsensoren, die durch Peltier-Elemente auf einer konstanten Raumtemperatur geführt werden, um die Signalabweichung der Empfangselemente zu reduzieren. Bei allen heutigen unbelüfteten Systemen wird der Detektor nach dem Grundsatz der Widerstands-, Spannungs- oder Stromänderung durch die Infrarot-Strahlung erwärmt. Damit wird die Menge der absorbierten Strahlung bestimmt und - mit Hilfe eines vorgegebenen Abstrahlfaktors - eine bestimmte Raumtemperatur berechnet.

Für solche Anlagen sind keine teuren und umständlichen kryogenen Kühlgeräte erforderlich. Dadurch sind diese Thermographiesysteme wesentlich kleiner und günstiger als gekühlt. Der Shutter liefert bei Bolometer-Arrays ein dunkles Abbild, das pixelweise als sensor-spezifische Bezugsgröße (jedes Bildpunkt hat einen individuellen Widerstand) vom erfassten Abbild subtrahiert wird. In der Ziviltechnik werden überwiegend unbelüftete Infrarot-Detektoren eingesetzt.

Oftmals können Linsen mit verschiedenen Blendenwinkeln benutzt werden; die Aufnahmen können abgespeichert oder auf einen Computer transferiert werden. Die Methode wird in der Gebäudethermografie zur Überprüfung der Wärmeisolation von Gebäuden, zur Bauwerksdiagnostik/Energiezertifizierung und Inspektion von flachen Dachflächen, zur Statik von Mauerwerk, zur Feuchtebestimmung in Wand und Dach und zur Rissortung in Pipelines angewendet.

Zudem haben ungenutzte Module eine etwas erhöhte Betriebstemperatur als im MPP (Maximum Power Point). Wärmebildkameras werden in den Bereichen Produktion und Produktion eingesetzt, um zum Beispiel die Verlustleistungsverteilung an Elektronikbaugruppen zu messen und elektrische Geräte und mechanische Einrichtungen zu testen. Die Wärmebildkameras helfen bei der Branderkennung und der Suche nach Menschen in rauchigen Häusern oder großen Flächen im Dunkeln.

Hier werden Graustufenbilder verwendet, die ab einer gewissen Höhe den heißesten Punkt des Bildes mit roter Farbe färben. Weil die verwendete Ausrüstung sehr kostspielig ist (mehrere tausend Euro), ist es für kleinere Freiwilligen Feuerwehrleute nahezu ausgeschlossen, eine Fotokamera zu kaufen. Gelegentlich benutzen mehrere Feuerwehrleute eine Infrarotkamera. Mit Wärmebildern zeigen Forscher die Oberflächentemperaturen von Landoberflächen oder Meeren an.

Der Archäologe kann aufgrund der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit versteckte Bauwerke in der Erdoberfläche aufspüren. Zur Überwachung von Grenzabschnitten setzt die föderale Polizei stationäre und mobile Wärmebildkameras ein. Auch Menschen und Lebewesen sowie deren kürzlich verlassene Lagerplätze sind durch die erhöhte Temperaturentwicklung aus der Distanz ersichtlich. Seit einiger Zeit ist die Thermografiekamera auch bei Fotografen, die Thermobilder als Ausdrucksmittel verwenden, immer beliebter geworden.

Nachtsichtassistent für Pkw: Die jüngste Neuentwicklung sind Fahrerassistenz-Systeme mit Wärmebildkameras, zum Beispiel das bei BMW installierte von Autoliv Inc. die Menschen und Lebewesen aufgrund ihrer Wärmeabstrahlung besser als herkömmliche Infrarotkameras wahrnehmen können, die nur noch besser in Dunst eindringen. Sicherheitstechnologie: Im Bereich des Perimeterschutzes verringern Wärmebildkameras die Zahl der erforderlichen Sensorkomponenten.

Durch die kontrastreiche Ausbildung (Wärmeunterschied zwischen Mensch und Umgebung) wird eine verlässliche Basis für die Videoanalytik zur Erkennung geschaffen. Die Wärmebildausrüstung (WBG) wird im Militärbereich zur Beobachtung und Aufklärung bei Nacht oder schlechten Sichtverhältnissen eingesetzt. Die WBG des Leopard 2 Hauptkampfpanzers zum Beispiel beruht auf einem auf ca. -190 C abgekühlten Melder aus Quecksilber-Cadmium-Tellurid (MCT), der eine Durchlaufzeit von ca. 15min hat.

Das Display ist grün-monochrom mit einer einstellbaren Polung von Schwarzweiß oder Weiss, so dass Hitzequellen besonders helle oder dunkle werden. Im Vergleich zu Geräten der Nachtsicht haben Wärmebildkameras den Vorzug, dass weder Rest-Licht noch ein Infrarot-Strahler verwendet werden muss, der wiederum sehr leicht zu erkennen und auszuschalten ist. Zudem können auch am Tag aufgrund der Hitzesignatur in vielen Bereichen Gegenstände mit guter optischer Tarnung leicht aufgedeckt werden.

Das Ausblenden von Hitzequellen - insbesondere bei tiefen Aussentemperaturen - ist nur mit grossem Kraftaufwand möglich. Zielerfassungssysteme von selbstlenkenden Flugkörperwaffen können die Hitzequellen eines Flugzeugtriebwerks von denen der durch die thermische Unterschrift abgeworfenen Köder partiell abgrenzen. Im Bereich der Technik können Bereiche mit erhöhten Temperaturen erkannt werden, bevor weitere Beschädigungen auftreten. Auch über große Entfernungen, z.B. in Hochspannungsanlagen oder bei drehenden Komponenten, wird kontaktlos gemessen.

In einer dunklen Umwelt können Gegenstände mit unterschiedlichen Temperaturen detektiert werden (siehe auch Bergbauorgel). Die Wärmebildkameras mit guter Auflösung (mehr als 320×240 Pixel) sind sehr aufwendig. Schnee oder Niederschlag verringern den Transmissionsgrad der Raumluft, weshalb sich die dargestellte Raumtemperatur kaum auf die Flächen "hinten" auswirkt. ? Bewegliche Wärmebildkamera im Doping-Einsatz.

Mehr zum Thema