Sortiment von Wärmebildkameras - aktuelle Marktübersicht aus fachlicher Sicht

Schritte zur Auswahl einer Wärmebildkamera, Anforderungstabelle nach Berufen gegliedert

Thermografische Geräte (Infrarotkameras mit thermometrischen Fähigkeiten), die für berührungslose Temperaturmessungen geeignet sind, haben in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung durchlaufen. Wenn wir bedenken, dass diese Geräte vor gerade einmal 50 Jahren auf den Markt kamen, heute jedoch zu einem der bekanntesten und vielseitigsten Prüfgeräte herangewachsen sind, sollten wir uns nicht über die Vielfalt des Angebots (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 ein Problem darstellt. Daher ist es an der Zeit, die Entwicklung und Typen dieser Geräte fachlich zu überblicken 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.

Schritte zur Auswahl einer Wärmebildkamera Schritt für Schritt

Die Reihenfolge der Auswahlkriterien für eine Wärmebildkamera, die den konkreten thermografischen Messanforderungen entspricht, basierend auf dem aktuellen Angebot an Wärmebildkameras, ist wie folgt:

0) stationär oder mobil?

Nicht geeignet für stationäre Wärmebildkamera: - für Handmessungen, da sie weder über einen Akku noch über Bedienelemente oder ein eigenes Display verfügt (das ständige Mitführen eines Notebooks ist in keiner Weise praktisch) Nicht geeignet für tragbare Wärmebildkamera: - für stationäre Aufgaben, bei denen Kühlung/Heizung, Feuchtigkeits- und Staubschutz der Wärmebildkamera erforderlich sind, da solche Schutzhüllen typischerweise nur für stationäre Typen erhältlich sind

1) Wellenlängenbereich

Nicht geeignet für den langwelligen Bereich: - nur für die Messung von Objekten mit hohem Emissionsfaktor im mittelwelligen Bereich - wenn sich zwischen dem Objekt und der Wärmebildkamera Glas (oder ein anderes Material, das lange Wellen nicht durchlässt) befindet Nicht geeignet für den mittelwelligen Bereich: - bei Messungen von niedrig temperierten Objekten - bei Messungen aus großen (mehr als 10 m Entfernung) - nur für Objekte mit akzeptabler Emission im langwelligen Bereich - bei Materialien mit mittleren Wellenlängen, die keine Durchlässigkeit für lange Wellen aufweisen

2) Detektortechnologie Kriterien: Wellenlänge, Bildwiederholfrequenz - Verwendung von Bolometern/Mikrobolometern, wenn: - ein Gerät im langwelligen Bereich benötigt wird und - eine Bildwiederholfrequenz von max. 50/120 Hz (bzw. bei speziellen Wärmebildkameras max. 240 Hz) ausreicht (Hinweis: Bei freihändiger Verwendung einer Wärmebildkamera ist zur Vermeidung von Bewegungsproblemen eine minimale Bildwiederholfrequenz von 50 Hz erforderlich) - Verwendung von Fotodetektoren, wenn: - Messungen im mittelwelligen Bereich erforderlich sind (z.B. durch Glas hindurch) oder - eine Bildwiederholfrequenz von über 50/120 Hz (bzw. in Ausnahmefällen 240 Hz) benötigt wird (Hinweis: Fotodetektoren sind wesentlich teurer als Bolometer und erfordern zusätzlich eine Kühlung, die je nach Technologie auch eine Lebensdauerbegrenzung darstellt.)

3) Thermische Auflösung je nach Aufgabe abzuwägen - bei der Überwachung von Kesseln und Öfen, Zustandsüberwachung von Maschinen oder elektrischen Anlagen nicht kritisch, da Fehlerstellen/thermische Phänomene mit großen Temperaturunterschieden einhergehen - bei der Suche nach Feuchtigkeit/Lecks; wichtig bei der Bewertung von Isolierungen, feuerfesten Auskleidungen (Abnutzung) - bei biologischen oder Materialuntersuchungen ist dieser Parameter in der Regel am wichtigsten (Hinweis: Mit der Verbesserung der thermischen Auflösung erhalten wir ein schärferes, klareres und erkennbareres Wärmebild.)

4) Temperaturmessbereich je nach Aufgabe abzuwägen - besonders wichtig bei der Messung von niedrigen Temperaturen

5) Anzahl der Bildpunkte - absolutes Minimum: 160 x 120 Bildpunkte (mit weniger Pixeln ist eine effektive Arbeit kaum möglich) - empfohlenes Minimum: 256 x 256 oder 320 x 240 Bildpunkte - wirtschaftlich: 384 x 288 Bildpunkte - professionell: 640 x 480 oder 640 x 512 Bildpunkte - aktuell: 1024 x 768 Bildpunkte - vorteilhafte Lösung: Vervierfachung der Bildpunkte mit Microscan (bis zu 1280 x 960 oder 2048 x 1536 Bildpunkte) (kann mit und ohne Stativ verwendet werden; keine interpolierten Berechnungen, sondern echte Messpunkte) (Hinweis: Je mehr Bildpunkte die Kamera hat, desto mehr Details werden im Bild erkennbar oder desto größere Objekte (Geräte) können bei angemessener (bewertbarer) Auflösung gleichzeitig untersucht werden.)

6) Geometrische Auflösung - je nach Aufgabe abzuwägen - bei verschiedenen Aufgaben sollte idealerweise eine Wärmebildkamera mit austauschbarem Objektiv gewählt werden, um stets über die passende geometrische Auflösung zu verfügen - vorteilhafte Lösung ohne austauschbares Objektiv: Vervierfachung der Bildpunkte mit Microscan-Verfahren, wodurch die geometrische Auflösung auf 2/3 des für dasselbe Detektor-/Optik-Setup spezifizierten Werts verbessert wird

7) Spezielle Fähigkeiten - schnelle interne Speicherung von Wärmeserien ohne PC - Fernsteuerung, Live-Datenübertragung - Wechselobjektive, spezielle Filter

Auswahlkriterien für thermografische Geräte

Immer wieder entsteht der Bedarf nach einer universellen Wärmebildkamera. In solchen Momenten fühlt man nicht nur Enttäuschung, sondern fast schon Empörung, wenn die Antwort lautet, dass so etwas NICHT existiert! Die typische Reaktion: "Aber ich möchte doch nichts Besonderes tun - nur Gebäude, Schaltschränke und Solarpaneele messen. Wie jeder andere auch, mit einem guten und günstigen Gerät. Es muss nicht genau sein." Hoffentlich konnte der Artikel in den 21 vorherigen Seiten vor dieser (üblichen!) Aussage zumindest ein oder zwei Aspekte beleuchten, aus denen hervorgeht, dass eine universelle (sogar für ALLES geeignete) Wärmebildkamera nicht existieren kann. Jede Aufgabe stellt unterschiedliche technische Anforderungen an unser Messgerät, und auch ein möglicherweise bereits vorhandenes Messgerät ist nur für bestimmte Messungen geeignet. Daher sollte jemand, der noch nicht genau weiß, welche Messaufgaben er mit einer Wärmebildkamera durchführen möchte, kein Gerät kaufen, nur weil noch etwas Geld übrig ist und ohnehin eine Wärmebildkamera benötigt wird! Denn es könnte sein, dass mit dem gekauften Gerät die zukünftige Aufgabe überhaupt nicht erfüllt werden kann und stattdessen ein Gerät mit einem anderen Prinzip, Design oder Ausstattung erforderlich wäre.

Dennoch endet die thermografische Aufgabe typischerweise nicht mit der Bildanzeige der Wärmebildkamera. Es müssen möglicherweise sehr komplexe Strahlungsmessbedingungen korrigiert werden (über mathematische Modelle hinaus), es müssen temperaturabhängige Linienprofile, zeitliche Temperaturdiagramme oder sogar Histogramme erstellt werden, vielleicht abspielbare Wärmebildvideos und numerische Auswertungen, ohne die attraktiven (klar verständlichen, selbst für einen Laien "aufschlussreichen") Berichte zu erwähnen. Dafür benötigen wir jedoch eine geeignete "intelligente" und vielseitige PC-Software. Es schadet also nicht, auch zu prüfen, welche Softwareunterstützung für die jeweilige Wärmebildkamera verfügbar ist.

Am Ende bleibt nur noch eine - aber entscheidende Frage: Was ist das beste Messgerät wert?
Die Antwort ist äußerst einfach: So viel, wie wir von der Technologie verstehen, die mit dem Gerät durchgeführt werden soll!

Und dies gilt besonders für thermografische Geräte! Wärmebildkameras sind mittlerweile so weit verbreitet, dass es kaum eine Branche gibt, in der sie nicht eingesetzt werden. Die Handhabung ist vergleichbar mit einer Videokamera. Und dennoch (oder gerade deshalb?) hat fast 99 % der Benutzer noch nie genaue Objekttemperaturen gemessen! Einfach deshalb, weil sie nicht berücksichtigt haben, dass selbst die modernste Wärmebildkamera uns nicht davor bewahrt, das technologische (theoretische und praktische) Hintergrundwissen dieser Messung zu kennen! Andernfalls können die für die Temperaturberechnung erforderlichen Parameter nicht interpretiert und angegeben werden! (Es gibt keine Wärmebildkamera, die automatisch - "von selbst" - den Emissionsgrad des Objekts bestimmt!)

Aber es gibt weitere Fragen: Warum gibt es Wärmebildkameras mit unterschiedlichen Wellenlängenbereichen? Warum gibt es Objekte, deren Temperatur berührungslos nicht gemessen werden kann? Was ist die Umgebungstemperatur, welche Rolle spielt sie und wie wird sie bestimmt? Von welchen Faktoren hängt die maximale Messdistanz ab? Was ist das kleinste messbare Objekt? Können wir in die Messobjekte hineinsehen? Wenn eine dieser Fragen Unsicherheit in uns weckt, stellt sich die Frage: Was ist die professionellste Wärmebildkamera wert, wenn wir während ihres Einsatzes nicht sicher die Messparameter angeben können, anhand derer die Kamera die Temperaturen berechnet?

Wir müssen also lernen, wie und unter welchen Bedingungen thermografische Messungen durchgeführt werden können, welche Parameter für eine korrekte Temperaturmessung angegeben werden müssen, wie die technischen Parameter von Wärmebildkameras zu interpretieren sind, welche Möglichkeiten und Grenzen die Thermografie bietet. Nur mit diesem Wissen wird es überhaupt möglich sein, Temperaturen korrekt zu messen! Die PIM Professzionális Ipari Méréstechnika Kft. kann Ihnen dabei helfen - in ihrem breiten Schulungsangebot finden Sie sicherlich das Passende für Sie, und die international anerkannte fachliche Qualifikation des Referenten garantiert, dass Sie ein korrektes und sofort in der Praxis anwendbares Wissen erlangen.

 

Rahne Eric (PIM Kft.)
pim-kft.hu
termokamera.hu

 

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Fachgebiet	Spektralbereich	Technologie	Kalibrierbereich	Pixelpunkte Anzahl	Geometrische Auflösung	Temperaturauflösung	Bildaufnahmefrequenz	Empfohlene Funktionen/Zubehör
Gebäudethermografie	8…12 µm	Bolometer (Photonendetektor auch gut, aber teuer)	min. -20°C … 100°C besser ab -40°C (obere Grenze ungefähr)	min. 320×240 besser 384×288 empfohlen 640×480 Spitze 1024×768	min. 1,5 mrad besser 1 mrad + Teleobjektiv	min. 80 mK besser 50 mK beste 30 mK (30mK: mehrere Tage messbar = bessere Rückkehr)	manuelle Aufnahme: min. 50 Hz	– wählbare Farbskala – Autofokus – Teleobjektiv – Weitwinkelobjektiv
Messung elektrischer Anlagen	8…12 µm	Bolometer (Photonendetektor auch gut, aber teuer)	min. -0°C … 150°C besser -20°C … 250°C	min. 160×120 besser 320×240 empfohlen 384×288 oder 640×480 Spitze 1024×768	min 2 mrad besser 1,5 mrad beste 1 mrad	min. 120 mK besser 80 mK beste 50 mK	manuelle Aufnahme: min. 50 Hz	– wählbare Farbskala – Autofokus – Digitalkamera – Kompositbildgebung – Digitale Tonaufzeichnung
Messung von Maschinenausrüstungen	8…12 µm	Bolometer (Photonendetektor für bewegliche Objekte, schnelle Prozesse)	min. -20°C … 250°C besser -40°C … 400°C	min. 160×120 besser 320×240 empfohlen 384×288 oder 640×480 Spitze 1024×768	min 2 mrad besser 1,5 mrad	min. 120 mK besser 80 mK beste 50 mK	manuelle Aufnahme: min. 50 Hzbewegliche Objekte: >>50 Hz	– wählbare Farbskala – Autofokus – Serienaufnahme – Differenzaufnahme – Digitalkamera – Kompositbildgebung – Digitale Tonaufzeichnung
Medizinische (biologische) Messungen	8…12 µm	Bolometer (Photonendetektor auch gut, aber teuer)	min. -20°C … 50°C besser ab -40°C (obere Grenze ungefähr)	min. 320×240 besser 384×288 empfohlen 640×480 Spitze 1024×768	min. 1,5 mrad besser 1 mrad	min. 50 mK besser 30 mK beste 10 mK	manuelle Aufnahme: min. 50 Hz	– wählbare Farbskala – Autofokus – Serienaufnahme – Differenzaufnahme – hohe Bildhomogenität – Kompositbildgebung
Messungen im Zusammenhang mit Glas	3…5 µm (8…12 µm nur für Glasoberflächen)	Photonendetektor	min. 100°C … 1200°C besser 0 … 2000°C	min. 320×256 empfohlen 640×512 Spitze 1280×1024	min 2 mrad besser 1,5 mrad	min. 120 mK besser 80 mK	prozessabhängig (typisch >>50Hz)	– wählbare Farbskala – Autofokus – Serienaufnahme – Differenzaufnahme – spezielle Filter – Makroobjektive – Mikroskopobjektive – Schutzfenster
Mikroelektronikmessungen	8…12 µm (3…5 µm auch gut, aber teuer)	Bolometer (Photonendetektor für schnelle thermische Prozesse)	min. -0°C … 150°C besser -20°C … 250°C	min. 320×240 besser 384×288 empfohlen 640×480 Spitze 1024×768	min. 1,5 mrad empfohlen 1 mrad besser 0,7 mrad + spezielle Linsen	120 mK besser 80 mK beste 50 mK	> 2 x Prozessfrequenz (min. 50 Hz)	– wählbare Farbskala – Autofokus – Serienaufnahme – Differenzaufnahme – Makroobjektive – Mikroskopobjektive – Pixelweise Emissionskorrektur – schnelle Wärmebildaufnahme
Messungen in der Metallurgie	8…12 µm oder 3…5 µm	Bolometer oder Photonendetektor	min. 300°C … 1200°C besser 0 … 2000°C	min 160×120 besser 320×240 empfohlen 384×288 oder 640×480 Spitze 1024×768	min 2 mrad besser 1,5 mrad	120 mK besser 80 mK	manuelle Aufnahme: <span style=”font-size: