Grundlagen der IR-Thermografie


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Allgemeines zur berührungslosen Temperaturmessung

1800 entdeckte Wilhelm Herschel die Infrarotstrahlung. Die ersten Sensoren wurden Mitte der 60’er Jahre letzten Jahrhunderts durch die schwedische Firma AGA-Bofors gebaut (später AGEMA, heute Teil von FLIR Systems).
Die Abgrenzung von Pyrometrie und Thermografie erscheint sinnvoll. Unter Pyrometrie kann man die Meßmethoden einordnen, die eine Temperaturaussage von Oberflächen erlauben. Zur Temperaturaussage gelangt man durch energetische oder spektrale Bewertung der Wärmestrahlung, die von der Oberfläche ausgeht. Gemessen wird mittels Pyrometer, für das auch die Bezeichnung Strahlungs- oder Infrarothermometer üblich ist. Thermografie könnte als “bildgebende Pyrometrie” definiert werden.

Für Thermografie genutzte Wellenlängen

Bei Oberflächentemperaturen < 500°C liegt die emittierte Strahlung ausschließlich im Infrarot. Darüber hinaus ist das Auge des Menschen in der Lage,  Wärmestrahlung (Temperaturstrahlung) zu sehen. Von der Gesamtstrahlung ist der sichtbare Anteil nur ein sehr kleiner Bruchteil.

   

Relativer Anteil der sichtbaren Strahlung an der Gesamtstrahlung eines schwarzen Körpers

Mit steigender Temperatur nimmt die abgestrahlte Energie zu und die Wärmestrahlung (optische Strahlung) immer kürzere Wellenlängen an. Das Objekt glüht mit steigender Temperatur intensiver und geht von anfänglich sehr dunklen Rot mit steigender Temperatur zu hellem Rot, gelben und weissen Farbtönen über.

Mit Pyrometern erhält man eine "punktuelle" Aussage über die Oberflächentemperatur eines Meßobjektes. Wird die Information so aufbereitet, daß man eine ganze Szene (Gebäude, Anlage, menschlicher Hautbereich usw.) optisch erfassen kann und liegt die Information in der Eigenstrahlung des Meßobjektes begründet, so spricht man von einem Thermografiesystem. Infrarot- oder Wärmebildkamera sind übliche Bezeichnungen für solche Systeme. Die Signalumwandlung (Wärmestrahlung vom Objekt = Meßwert) ist im Pyrometer und im Thermografiesystem ähnlich und unterliegt den gleichen physikalischen Gesetzmäßigkeiten. Information, die unser Auge empfängt bestehen überwiegend aus reflektiertem Licht. Das "Eigenleuchten" der Objekte, die  von den unterschiedlichen Oberflächen ausgehende Wärmestrahlung, ist im Bereich der Raumtemperatur für uns unsichtbar. Verfahren, wie die IR-Fotografie zeichnen reflektierte Strahlung auf und lassen keine Temperaturaussage zu.

 

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