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Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung

Sortiment von Wärmebildkameras - aktuelle Marktübersicht aus fachlicher Sicht

Thermische Auflösung, Messbereiche, spezielle Thermografie-Filter

Die für berührungslose Temperaturmessungen geeigneten thermografischen Geräte (Infrarotkameras mit Thermogrammierfähigkeit) haben in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen. Wenn man bedenkt, dass diese Geräte erst vor 50 Jahren auf den Markt kamen, heute aber zu einem der bekanntesten und vielseitigsten Prüfgeräte geworden sind, sollte man sich nicht über die Vielfalt des Marktangebots (Hersteller, Typen) wundern. Für einen Kunden, der den Kauf einer Wärmebildkamera plant, ist es daher nicht mehr der Mangel an Typen, die seinen Anforderungen entsprechen, sondern die Unübersichtlichkeit des riesigen Angebots, die Probleme bereitet. Es ist also an der Zeit, die Entwicklung und Typen dieser Instrumente fachlich zu überprüfen und ihr aktuelles Angebot anhand einiger wichtiger technischer Parameter zu ordnen. Denn: Die in den Kameras implementierte Messtechnologie und das verfügbare Zubehör bestimmen den Anwendungsbereich des Geräts sowie die zu erwartende Messgenauigkeit und die Qualität des Wärmebildes.

Thermische Auflösung von Wärmebildkameras

Insbesondere wenn die zu messenden Temperaturen nahe am unteren Grenzwert des aktuellen Messbereichs der Wärmebildkamera liegen, wird die Bildqualität hauptsächlich durch die Temperaturauflösung bestimmt. Das "NETD" (Noise Equivalent Temperature Difference) ist der Effektivwert des Eigenrauschens der Wärmebildkamera, ausgedrückt als Temperaturdifferenz, die ein gleich großes elektrisches Signal erzeugt. Dieser Parameter, der die Temperaturauflösung der Wärmebildkamera kennzeichnet, wird in der Regel bei 30°C festgelegt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass dieser Wert mit einer Abnahme der Objekttemperatur nahezu exponentiell ansteigt.

Beispiel:

Bei einer minderwertigen Wärmebildkamera mit einer Temperaturauflösung von ±120 mK (+/-0,12°C) bei 30°C wird in der Praxis bereits bei 0°C ein "leichtes" Rauschen von ±0,25°C auftreten. Da dieser Wert pro Pixel zu verstehen ist, beträgt die Gesamttemperaturauflösung des Wärmebildes nur 0,5°C (da die Pixel unabhängig voneinander und entgegengesetzt bis zum Maximalwert abweichen können). Die Oberflächentemperatur eines visuell zusammenhängenden Bereichs im Wärmebild muss jedoch mindestens das Doppelte des oben genannten Werts von den umgebenden Wärmebildpixeln abweichen - daher beträgt die minimale Temperaturdifferenz zur Erkennungsgrenze in diesem Beispiel fast 1°C!
Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung - Unzureichende bzw. gute thermische Auflösung (Quelle: PIM)
Abbildung: Links Wärmebild mit unzureichender thermischer Auflösung, rechts Wärmebild mit ausreichender thermischer Auflösung [Quelle: PIM]

Aufgrund des Gesagten ist leicht erkennbar, dass es Anwendungsbereiche für Wärmebildkameras gibt, in denen die thermische Auflösung der Kamera einer der wesentlichsten qualitativen (messtechnischen) Faktoren ist, während sie in anderen Bereichen keine signifikante Bedeutung hat. Die thermische Auflösung ist ein kritischer Parameter für die folgenden Anwendungen:

- biologische (medizinische, physiologische, Forschungs-, Umweltüberwachungs-) Messungen - Umweltschutz, Katastrophenschutz (z. B. Hochwasserkartierung, Durchfeuchtung von Hochwasserschutzdämmen) - Gebäudethermografie (Wohngebäude, Industrieanlagen, Kühlhäuser) - Ortung von Leitungen, Feuchtigkeits- und Leckageerkennung - Überwachung hitzeempfindlicher Technologien - zerstörungsfreie Materialprüfungen, aktive Thermografie-Messungen - Erfassung extrem niedriger Temperaturen Temperaturmessbereich(e) Oft besteht der Bedarf, dass die Wärmebildkamera auch "höhere" Temperaturen messen kann. Als ob dies eine schwierige Aufgabe wäre! Aber das ist es nicht. Die meisten (auch die günstigsten) Wärmebildkameras messen mindestens bis 120°C, aber es gibt auch LowCost- und "Standard"-Wärmebildkameras mit "erweiterten" Messbereichen bis 200, 250 oder 350°C in schöner Anzahl. Viel interessanter ist die Frage, ab welcher Temperatur ihre Messfähigkeit beginnt, in welcher Auflösung (mit wie vielen Bits Digitalisierung) und in wie vielen wählbaren Messbereichen sie ihre gesamte Messfähigkeit abdeckt. Denn nur mit allen genannten Daten wird deutlich, welche Fähigkeiten bzw. Messgenauigkeit (Qualität) die jeweilige Wärmebildkamera hat. Der erste zu erwähnende qualitative Parameter bezieht sich auf die Digitalisierung der Temperaturwerte. Es gibt 12, 14 oder sogar 16-Bit-Geräte, die innerhalb ihres kritischen niedrigsten (oder einzigen) Messbereichs Temperaturen von 160, 200, 240 oder sogar 360°C abdecken. Die erwartete Genauigkeit ist extrem unterschiedlich: Eine 12-Bit LowCost-Wärmebildkamera mit einem einzigen Messbereich von -10°C ... 350°C hat gerade einmal eine Digitalisierungsauflösung von 360K/4096 = ±87,9 mK, während eine professionelle Wärmebildkamera (mit mehreren wählbaren Messbereichen) hingegen 160K/65536 = ±2,4 mK aufweist. Das ist ein erheblicher Unterschied! Der zweite wesentliche technische Parameter ist die untere Grenze des Messbereichs der Wärmebildkamera. Da gemäß dem Planckschen Strahlungsgesetz gerade die Messung niedriger Temperaturen am schwierigsten ist (weil die Körper nur minimale Strahlung abgeben).Diese Aufgabe ist also aufgrund des bereits erwähnten NETD (Noise Equivalent Temperature Difference) der Wärmebildkamera, das auf das eigene Rauschen zurückzuführen ist, am kritischsten. Dem entsprechend sind die meisten LowCost-Wärmebildkameras gerade in der Lage, ab 0°C kalibrierte Messungen durchzuführen, einige Modelle können mit einer unteren Grenze von -10°C punkten und eine untere Grenze von -20°C ist nur sehr selten anzutreffen. Im Gegensatz dazu sind professionelle Langwellen-Instrumente bereits ab -40°C in der Lage, gemäß ihren Spezifikationen genaue (und kalibrierte) Messungen durchzuführen. Bei vielen Aufgaben (z. B. bei Gebäude-Thermografie im Freien, biologischen oder Umweltmessungen) ist dies der entscheidende Parameter für die Anwendbarkeit einer Wärmebildkamera, da garantiert auch Messpunkte mit Temperaturen weit unter 0°C vorkommen. Die obere Grenze des Messbereichs von Wärmebildkameras ist technisch viel einfacher, da aufgrund der oben erwähnten Strahlungsgesetze bei hohen Temperaturen eine ausreichende Strahlung von heißen Objekten vorhanden ist. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass wir im linearen Detektionsbereich des Sensors bleiben (und natürlich ihn nicht "überhitzen"), indem wir die Integrationszeiten entsprechend verkürzen und (in höheren Bereichen) geeignete Blenden verwenden. Bei LowCost-Wärmebildkameras werden anstelle interner Blenden Filter mit geeigneter Dämpfung (mit ausreichend niedriger Durchlässigkeit), die vor der Linse angebracht werden, zur Erweiterung des Messbereichs verwendet. Dies ist eine ausgesprochen kostengünstige Lösung, jedoch nicht unbedingt vorteilhaft in Bezug auf die Messgenauigkeit. Es gibt jedoch eine praktische technische Grenze für die Kalibrierung bei wirklich hohen Temperaturen. Derzeit sind maximal 2000°C bzw. 2500°C die höchsten Temperaturen, die von hohlen Referenzstrahlern erreicht werden können, die den idealen Strahler (schwarzen Körper) bis zu 99,9999% annähern. Eine Kalibrierung für noch höhere Temperaturen kann daher nur mit mathematischen Werkzeugen (Extrapolation) durchgeführt werden, was leider mit erheblichen Unsicherheiten verbunden ist. In den folgenden Abschnitten werden zusätzliche Informationen zur Kalibrierung von Wärmebildkameras und zu den Kalibrierbereichen bereitgestellt, da diese Begriffe oft irreführend verwendet werden. 1. Die Messbereiche (bzw. Kalibrierbereiche) von Wärmebildkameras beziehen sich immer auf die Strahlung eines idealen Schwarzkörpers: Aufgrund der niedrigeren Emissionsfähigkeit realer Objekte als 100% können auch bei der Messgrenze höhere Temperaturen genau und ohne Gefahr einer Beschädigung der Wärmebildkamera gemessen werden. Zum Beispiel emittiert ein Strahler mit einer Emissionsfähigkeit von 50% bei 150°C nur halb so viel langwellige Strahlung wie ein idealer Strahler bei 100°C! Und ein Strahler mit einer Emissionsfähigkeit von 25% emittiert dieselbe Menge an Strahlung erst bei 250°C! (Anmerkung: Dies sind natürlich nur grobe Angaben!) 2. Die nachträgliche oder periodische Neukalibrierung von Wärmebildkameras mit neuen Objektiven (zusammen mit Korrekturen) darf NUR vom Hersteller der Wärmebildkamera durchgeführt werden. Der Hersteller erstellt während der Kalibrierung eine kalibrierte Datendatei, die pixelweise interpretiert wird und in der Wärmebildkamera gespeichert wird. Diese Daten werden von der Wärmebildkamera bei der pixelweisen Temperaturberechnung verwendet, um die Eigenschaften des Sensors und des Objektivs gemeinsam zu korrigieren. Das damit verbundene Know-how wird von keinem Wärmebildkamerahersteller an Dritte weitergegeben. 3. Wenn nur die Dokumentation der Messfähigkeit gefordert wird, könnten dies auch andere Kalibrierlabore außer den Herstellern durchführen, sofern sie mit geeigneten (um mindestens eine Größenordnung genaueren als die Messgenauigkeit der Wärmebildkamera) Referenzstrahlern ausgestattet sind. In diesem Fall hätte das Kalibrierlabor jedoch eine enorm große Aufgabe zu bewältigen, da die Messgenauigkeit jedes einzelnen Pixels der Wärmebildkamera in ausreichend häufigen Temperaturwerten in jedem Messbereich der Wärmebildkamera dokumentiert werden müsste. Dieser Prozess wäre im Vergleich zum automatisierten Kalibrierungsprozess, den die Hersteller durchführen, extrem langwierig und aufwendig, was wirtschaftlich nicht vertretbar wäre. Daher könnte die Kalibrierung auf ein oder zwei "Referenztemperaturen" beschränkt werden, oder nur die Temperaturmessgenauigkeit des mittleren Pixels des Wärmebildes bestimmt werden, was höchstens als Ein-Punkt-Temperaturmessüberprüfung bezeichnet werden kann, jedoch keinesfalls als Kalibrierung der Wärmebildkamera. 4. Die Zertifizierung von Wärmebildkameras existiert überhaupt nicht. Einerseits sind Wärmebildkameras nicht in der Liste der zu zertifizierenden Geräte gemäß dem Gesetz aufgeführt, andererseits gibt es in Ungarn auch keine akkreditierte Einrichtung für die Kalibrierung von Wärmebildkameras. Daher ist niemand in der Lage, ohne akkreditierte Kalibrierung eine Zertifizierung durchzuführen. (Selbst wenn das Gesetz dies vorschreiben würde, wäre es nicht möglich.) Das Angebot der Arbeit mit zertifizierten Wärmebildkameras oder die falsche Dokumentation einer solchen Eigenschaft würde die Verbraucher irreführen, was nach dem ungarischen Zivilgesetzbuch bestraft wird.

Die Thermografie ist ein berührungsloses Temperaturmessverfahren, bei dem zunächst die Messdaten (digitalisierte Strahlungsintensitätswerte jedes Pixels) gesammelt werden. Diese Werte müssen entweder sofort während der Messung (in der Wärmebildkamera) oder später bei der Auswertung entsprechend verarbeitet, mathematisch korrigiert (in Temperaturen umgerechnet) und dann angezeigt werden. Je nach konkreter Messaufgabe variieren die Anforderungen an die Auswertung von Wärmebildern erheblich. Während in einigen Fällen die numerische Bestimmung der konkreten Temperatur eines einzelnen Bildpunkts (Messpunkts) ausreicht, sind in anderen Fällen die Korrektur der Emissionswerte jedes Pixels im gesamten Wärmebild oder sogar die Aufnahme und Auswertung vollständiger Bilderserien erforderlich, um die gewünschten Temperatur-Zusammenhänge oder Prozesse (z. B. in Form von Temperatur-Zeit-Diagrammen) zu bewerten. Oft ist bereits während der Messung (ggf. in Echtzeit) eine Auswertung der Daten und die Anzeige als "verarbeitete" Temperatur erforderlich. Die sogenannte Live-Auswertung ist praktisch ein Teil der Bediensoftware in den Wärmebildkameras oder eine "eingebaute" Erweiterung, wodurch auch die Handhabung in den Betriebsablauf der Wärmebildkamera integriert wird. Die folgende Tabelle listet die in modernen (professionellen) Wärmebildkameras integrierten / integrierbaren "automatischen" Hilfsfunktionen und Echtzeit-Auswertungsmöglichkeiten auf (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):

Funktion Erklärung
Autofokus Fokussierung des Wärmebilds basierend auf dem steilsten Temperaturgradienten
Automatischer Messbereich Einstellung des Messbereichs (Kalibrierung) entsprechend der aktuellen Messung
Automatische Wärmebildskalierung Skalierung der Anzeige basierend auf den aktuellen gemessenen Min-/Max-Werten
Temperaturfarbskala Anzeige mehrerer wählbarer Farb- und/oder Grauskalen mit Temperaturwerten
Anzeige der Pixel-Temperatur Echtzeit-Anzeige der Temperatur des mittleren Pixels im Wärmebild
Cursor-Temperaturanzeige Echtzeit-Anzeige der Temperatur eines oder mehrerer beweglicher Cursor
Min/Max-Temperaturanzeige Anzeige des kältesten/wärmsten Pixels und dessen Wert
Mehrflächen-Temperaturanzeige Anzeige von Durchschnitts-, Spitzen- oder Minimalwerten für definierte Flächen
Isothermenanzeige Hervorhebung von Pixeln in einem definierten Temperaturbereich in einer einzigen Farbe
Differenzbildanzeige Darstellung von Temperaturunterschieden im Vergleich zu einem Referenz-Wärmebild
Wärmebildmittlung Bildung des Mittelwerts mehrerer Wärmebilder (Rauschunterdrückung, Empfindlichkeitserhöhung)
Temperaturalarm Visueller/akustischer Alarm bei Unterschreitung/Überschreitung von Mindest- bzw. Höchsttemperaturen
Automatische Speicherung Automatische Messwert-Speicherung abhängig von der Temperatur
Kompositbildanzeige Kontinuierliche (Live-)Projektion eines visuellen Bildes (Foto) und eines Wärmebilds
Speicherung von Wärmebildserien Speicherung von Bilderserien in der Wärmebildkamera (ohne PC-Anschluss)
Digitale Tonaufzeichnung Hinzufügen von akustischen Kommentaren zu den gespeicherten Wärmebilddaten
GPS-Datenverwaltung Zuordnung von Boden- und Luftaufnahmen von Wärmebildern zu kartografischen Daten
Fernsteuerbarkeit Fernsteuerung der Wärmebildkamerafunktionen (kabelgebunden oder kabellos)

Tabelle: In die Bediensoftware der Wärmebildkamera integrierte Auswertungs-/Bedienungsfunktionen

Je mehr solcher Funktionen in unserer Wärmebildkamera vorhanden sind, desto vielseitiger ist ihre Anwendbarkeit und desto bequemer und effizienter ist die Arbeit vor Ort. Von den genannten Auswertungsmöglichkeiten möchten wir besonders das temperaturabhängige Starten der Messungen hervorheben, da dies oft bei der Aufzeichnung unvorhersehbarer thermischer Ereignisse sehr hilfreich ist. Bei schnellen Prozessen ist die Funktion zur Aufzeichnung von Wärmebildserien die Lösung, um den unschlagbaren Vorteil der Thermografie zu nutzen: die Aufzeichnung von thermischen Prozessen, die in Bruchteilen von Sekunden ablaufen können. Dank der in die Wärmebildkamera integrierten Kompositbildanzeige (in einigen Unternehmen auch als "Fusion" bezeichnet) müssen keine separaten Fotos mehr für die Dokumentation erstellt und eingefügt werden, was eine erhebliche Zeitersparnis darstellt. Darüber hinaus lassen sich durch die Projektion des Wärmebilds und des Fotos aufeinander die Temperaturzusammenhänge des Objekts grafisch am besten (und am leichtesten erkennbar) dokumentieren.

Spezielle Thermografie-Filter für Wärmebildkameras

Es gibt viele Messaufgaben, bei deren Umsetzung es nicht ausreicht, einfach eine Wärmebildkamera mit der richtigen spektralen Empfindlichkeit (Wellenlängenbereich) auszuwählen, sondern darüber hinaus spezielle Infrarot-Wellenlängenfilter erforderlich sind, um die zu messende Objekttemperatur oder physikalische Phänomene zu erfassen. Abhängig vom Typ und Design der Wärmebildkamera müssen die Filter entweder von außen (vor der Linse) angebracht werden (wie z. B. CO2-Laserschutzfilter) oder in die Filterrad innerhalb der Wärmebildkamera eingebaut werden, das die softwaregesteuerte Auswahl der Filter ermöglicht (sehr wichtig z. B. bei der Untersuchung von Glühfäden und Lichtbogenquellen sowie der internen Komponenten von Glas- oder Keramikgehäusen bei der Prüfung von Glasoberflächen und Glasdurchdringungsfiltern). Die folgende Liste enthält nur einige (am häufigsten verwendete) Filter:

MWIR (2 - 5 µm)
BP: 3,6 - 4 µm Reduziert den Einfluss der Atmosphäre
HP: 3,6 µm Reduziert die Sonnenreflexion
NBP: 2,3 µm Messung durch Glas
NBP: 5,0 µm Messung an Glasoberflächen
BP: 3,7 - 4 µm Messung durch Flammen
BO: 3,9 µm Erweiterung des Messbereichs
NBP: 4,25 µm Erkennung von Flammentemperaturen
NBP: 4,25 µm Spektrallinie von Polyethylen
LWIR (7,5 - 14 µm)
NBP: 8,3 µm Spektrallinie von Teflon
HP: 7,5 µm Ausschluss von kurzen Wellenlängen
NBP: 10,6 µm CO2-Laser-Schutzfilter
Wärmebildkamera-Auswahl 2014 - Thermische Auflösung - Thermografie-Filter (Quelle: Infratec)
Abbildung: Thermografie-Filter [Quelle: InfraTec]

Anwendungen, die Infrarotfilter erfordern (Beispiele) Klassische Messaufgaben im Zusammenhang mit Glas sind nahezu klassisch. Ob wir die genaue Oberflächentemperatur des Glases oder die Temperatur eines (hinter dem Glas befindlichen, hochtemperierten) Objekts bestimmen möchten, benötigen wir eine Wärmebildkamera im mittleren Wellenlängenbereich. Dazu benötigen wir auch geeignete Filter, da sonst die durch das Glas hindurchkommende Strahlung und die von der Oberfläche des Glases abgestrahlte Strahlung "addiert" werden. Wenn wir jedoch die Strahlung unter 3,5 µm mit einem geeigneten Filter ausschließen, erfassen wir nur die Strahlung, die die Glasoberflächentemperatur repräsentiert. Mit einem anderen Filter, der bis zu 3,5 µm durchlässt, würden wir nur die Strahlung erfassen, die durch das Glas hindurchgeht und proportional zur Temperatur des Objekts hinter dem Glas steht.

Wärmebildkamera-Auswahl 2014 - Thermische Auflösung - Effekt der Filteranwendung (Quelle: Infratec)
Abbildung: Messung ohne Filter links, Messung mit Glasdurchdringungsfilter in der Mitte, Messung mit Glasoberflächenfilter rechts [Quelle: InfraTec]

Praktisch alle Messaufgaben, bei denen die Temperatur brennender Gase oder die Temperatur von durch Verbrennungsprozesse erwärmten Objekten bestimmt werden soll, erfordern Filter (Beispiele). Während im ersten Fall neben einer Wärmebildkamera noch ein schmalspuriger Filter mit 4,25 µm erforderlich ist, kann im letzteren Fall dieselbe Wärmebildkamera mit einem 3,7 - 4 µm Bandpassfilter oder einer langwelligen Wärmebildkamera (praktisch ohne Filter) verwendet werden.

Wärmebildkamera-Auswahl 2014 - Thermische Auflösung - Messung der Flammentemperatur (Quelle: Infratec)
Abbildung: Messung der Flammentemperatur [Quelle: InfraTec]

Unter den weiteren Messaufgaben, die ohne Filter ungenau oder überhaupt nicht lösbar sind, möchten wir die Bestimmung der Temperatur sehr dünner Kunststoffe (Folien) hervorheben. Wenn wir wissen, welche Wellenlängen die Folie absorbieren kann, wissen wir auch, dass sie gemäß dem Kirchhoffschen Gesetz in der Lage ist, auf diesen Wellenlängen Strahlung abzustrahlen, die mit ihrer eigenen Temperatur zusammenhängt. Durch die Verwendung eines eng begrenzten Lochfilters für diese Wellenlänge - z. B. bei Polyethylen 3,4 µm - kann die Temperatur der Folie unabhängig von der Temperatur der Objekte im Hintergrund bestimmt werden.

Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung - Transmissionskurve von Polyethylen (Quelle: Infratec)
Abbildung: Übertragungseigenschaften von Polyethylenfolie [Quelle: InfraTec]
Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung - Temperaturmessung an dünnen Folien (Quelle: Infratec)
Abbildung: Temperatur einer 50 µm dicken Polyethylenfolie [Quelle: InfraTec]

Es ist auch ratsam, Filter zu verwenden, wenn wir die Inspektion von Solarzellen während des Betriebs durchführen möchten. Da diese Zellen nur bei Sonnenschein funktionieren, sollte die Messung natürlich bei Sonnenschein erfolgen. Währenddessen wird die Reflexion der Sonnenstrahlung auf ihrer Oberfläche sehr stark sein, was im Vergleich zur eigenen Temperatur der Solarzellen eine enorme (um Größenordnungen höhere) Energiemenge darstellt und somit unsere Messungen entsprechend beeinflussen wird. Um dies zu vermeiden, bieten sowohl Mittel- als auch Langwellen-Wärmebildkameras spezielle Filter zur Reduzierung der Sonnenreflexion an.

Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung - Thermografische Prüfung von Solarzellen (Quelle: PIM)
Abbildung: Inspektion der Dachfläche mit Solarzellen [Quelle: PIM]

Vorsicht bei Laser-Technologien! Einige Hersteller haben bereits eine Sammlung von Wärmebildkamera-Detektoren mit der Aufschrift "I love You" und freundlicher Dekoration - obwohl die meisten Laser nicht im von den Wärmebildkameras erfassten Wellenlängenbereich arbeiten. Dennoch können sie die Detektoren der Wärmebildkameras beschädigen, da sie mit unglaublich hoher Energiedichte arbeiten! Die Eingangslinse der Wärmebildkameras und die Abdeckung des Wärmebildsensors sind idealerweise für den Wellenlängenbereich des atmosphärischen Fensters der jeweiligen Wärmebildkamera mit nahezu 100%iger Transmission ausgelegt, für Wellenlängen außerhalb dieses Bereichs ist ihre Transmission minimal, aber nicht null! Daher kann die Reststrahlungsintensität von Hochleistungslasern bis zum Detektor ausreichen, um den Detektor der Wärmebildkamera zu beschädigen. Und das gilt nicht nur für den direkten Laserstrahl, sondern auch für die vom zu messenden Objekt reflektierten Laserstrahlen. Daher ist es ratsam, sogenannte Laser-Schutzfilter (Schutzfenster) zu verwenden. Dies gilt insbesondere für den CO2-Laser (10,6 µm), der im Wellenlängenbereich arbeitet, der von Langwellen-Wärmebildkameras detektiert wird. Für die Gasleckortung sind ebenfalls spezielle Filter erforderlich, die immer auf die Wellenlänge des Gases "abgestimmt" sind, das detektiert werden soll. Daraus ergibt sich jedoch, dass Gase, deren Absorptionsband nicht in einen der Wellenlängenbereiche des atmosphärischen Fensters fällt, nicht nachweisbar sind. Gase, deren spektrale Linien nur im Mittelwellenbereich des atmosphärischen Fensters zu finden sind, können nur mit idealen (unter Laborbedingungen) sehr empfindlichen Photondetektor-Wärmebildkameras nachgewiesen werden. Es bleiben nur noch wenige Gase übrig, die im Langwellenbereich detektiert werden können, aber trotz der besten Filter ist dies nur bei hohen Gas­konzentrationen vielversprechend. Die Suche nach Gaslecks ist um Größenordnungen kostengünstiger und tausendmal zuverlässiger mit Ultraschall-Detektoren durchzuführen - auch bei blendendem Sonnenschein. Dies funktioniert auch bei Druckluftsystemen, was natürlich mit Thermografie bereits theoretisch ausgeschlossen ist.

Wärmebildkamera-Sortiment 2014 - Thermische Auflösung - Nachweis von CO2-Lecks mit Thermografie (Quelle: Infratec)
Abbildung: CO2-Leckage-Nachweis [Quelle: InfraTec]

Rahne Eric (PIM Kft.) pim-kft.hu, gepszakerto.hu

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