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Thermografie in der Theorie und Praxis (INTERNET: www.irPOD.net / e-MAIL: [email protected] ) © Bernd Schindel 2007

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Temperaturmessbereich und thermische Auflösung

Mit den konventionellen Thermografie-Systemen können Temperaturen, abhängig vom verwendeten

Detektor und Kühlung, von -50°C bis 2000° erfasst werden. Die tieferen Temperaturen von -50°C bis ca.

-20°C werden vorzugsweise mit den langwelligen MCT-Detektoren gemessen. Die obere

Temperaturgrenze von 2000°C kann mit beiden Detektoren erfasst werden. Ebenso ist auch die

erreichbare thermische Auflösung mit den MCT-Detektoren etwas besser. So sind heute Auflösungen von

30mK (MCT-Detektor), 80mK (InSb-Detektor) und 100mK (thermoelektrisch gekühlter MCT-Detektor)

Standard. Über eine entsprechende Mittelung der Messwerte lässt sich die thermische Auflösung durchaus

auf Werte bis zu <20mK verbessern. Dies geschieht im Allgemeinen zu Lasten der Bildfolgefrequenz.

Pixelzahl und Bildwiederholfrequenz am Beispiel einer scannenden IR-Kamera

Einer der wichtigsten Auswahlkriterien für ein Thermografiesystem ist die Anzahl der Bildpunkte und

Bildfolgefrequenz. Kommerziell angebotene Systeme bieten je nach Aufbau und Ausführung zwischen 0,2

bis 60 Bilder/sek. bei ca. 40.000 bis 410.000 Bildpunkten. Grundsätzlich kann festgestellt werden, dass

eine Erhöhung der Bildfolgefrequenz einen Einfluss auf die Anzahl der Bildpunkte oder nach sich zieht, d.h.

durch die vorgegebene Ansprechzeit der Detektoren im Bereich von 2µs bis 15µs ergibt sich eine

Gesamtzeit resultierend aus Anzahl der Bildpunkte und Bildfolgefrequenz. Dies bezieht sich besonders auf

scannende Infrarot Kamerasysteme. Wird die Anzahl der Bildpunkte größer, so muss die Bildfolgefrequenz

automatisch kleiner werden und umgekehrt.

Anzahl der Bildpunkte Bildfolgefrequenz in Bilder /sek.

100.000 1

10.000 10

1.000 100

100 1.000

10 10.000

1 100.000

Tabelle 5

Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, dass bei einer Gesamtbildpunktanzahl von 100.000 und einer angenommenen

Ansprechzeit von 10ms des Detektors eine Bildfolge von 1 Bild/sek. erreicht wird. Bei schnelleren

Abtastungen drehen sich die Verhältnisse um. Deshalb setzen die meisten Hersteller von schnellen

Thermografie-Systemen Mehrelement- statt Einelement-Detektoren ein, damit weiterhin eine ausreichend

hohe Anzahl an Bildpunkten gewährleistet ist. Wichtig ist auch, ob die angegebene Bildfolgefrequenz mit

oder ohne Zeilensprung realisiert wird. So entsprechen z.B. 20 Bilder/sek. bei einem 1:5 Zeilensprung nur

4 Vollbildern/sek., oder die Anzahl der Zeilen/Bild teilen sich durch den Zeilensprung z.B. bei 300

Zeilen/Bild und 1:5 Zeilensprung ergibt dies nur noch 60 Zeilen/Bild.

Grundsätzlich gilt:

mehr Messpunkte = mehr Information

weniger Messpunkte = weniger Information

Deshalb ist es wichtig, sich vorher eingehend Gedanken über die Messaufgaben zu machen, da z.B. für

die Messung von stationären Temperaturzuständen ein langsam-abtastendes System mit dem Vorteil der

hohen Bildpunktanzahl ausreicht. Außerdem wird durch mehr Bildpunkte eine fast "fotographische"

Darstellung erreicht, die u.a. das Detektieren selbst kleinster Strukturen wesentlich erleichtert.

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