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Bei realen Messobjekten handelt es sich nicht um ideale schwarze Körper. Die gemessene Objekttemperatur resultiert aus einer Kombination von emittierter, transmittierter und reflektierter Strahlung (Quelle: Flir)
Elektrosicherheit | Messen und Prüfen

Aus dem Facharchiv: Elektropraxis

Thermografie 
von Messobjekten

06.01.2022

Saubere, rostfreie und blanke Metalloberflächen haben einen relativ niedrigen Emissionsgrad. Dieser ist so niedrig, dass die Objekte mit einer Wärmebildkamera nur schwer zu messen sind. In der industriellen Forschung und Entwicklung 
begegnen wir in diversen Anwendungsbereichen, insbesondere in der Elektronik, zahlreichen Messobjekten mit niedrigem Emissionsgrad. Um hier eine zuverlässige Messung zu gewährleisten, muss der Emissionsgrad dieser schwierigen Objekte erhöht werden.

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Eine Wärmebildkamera nimmt die Strahlungsstärke im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums auf und wandelt sie in ein sichtbares Bild um. Die von einem Gegenstand ausgesendete Infrarotenergie wird von der Kameraoptik auf einen Infrarotdetektor fokussiert. Der Detektor sendet die Informationen zu einer Sensorelektronik zwecks Bildverarbeitung. Diese Elektronik übersetzt die vom Detektor kommenden Daten in ein Bild, das im Sucher oder auf einem herkömmlichen Videomonitor bzw. LCD-Bildschirm dargestellt werden kann. Die Infrarot-Thermografie ist die Kunst der Umwandlung eines Infrarotbildes in ein radiometrisches Bild, aus dem sich die Temperaturwerte ablesen lassen. Dies bedeutet, dass jedes Pixel im radiometrischen Bild für eine Temperaturmessung ste

Wärmebilder 
richtig interpretieren

Um Wärmebilder richtig zu interpretieren, muss man wissen, wie unterschiedliche Materialien und Bedingungen die Temperaturmesswerte der Wärmebildkamera beeinflussen. Der Emissionsgrad gibt an, wie viel Infrarotstrahlung ein Körper im Vergleich zu einem idealen Wärmestrahler (einem sogenannten schwarzen Körper mit einem Emissionsgrad von 1) abgeben kann. Bei den realen Objekten, die in der Regel gemessen werden, handelt es sich nicht um ideale Wärmestrahler. Ihr Emissionsgrad liegt unter 1. Bei diesen Objekten ergibt sich die gemessene Temperatur aus einer Kombination von emittierter, transmittierter und reflektierter Strahlung (Bild). Die korrekte Einstellung der Wärmebildkamera auf den jeweiligen Emissionsgrad ist von entscheidender Bedeutung, um die Temperaturmessungen nicht zu verfälschen. Die Wärmebildkameras von Flir-Systems beispielsweise verfügen über vorkonfigurierte Emissionsgradeinstellungen für unterschiedliche Materialien. Werte, die nicht bereits voreingestellt sind, finden sich in einer Emissionsgrad-Tabelle. Der Emissionsgrad sowie der Reflexionsgrad und die thermische Leitfähigkeit eines Messobjekts hängen entscheidend von den Materialeigenschaften ab. Die meisten Nichtmetalle haben einen Emissionsgrad von ca. 0,9. Dies bedeutet, dass 90 % der gemessenen Strahlung aus der emittierten Strahlung des Messobjekts herrühren. Die meisten polierten Metalle weisen einen Emissionsgrad von ca. 0,05 bis 0,1 auf. Der Emissionsgrad von angelaufenen, oxidierten oder anderweitig durch Korrosion beeinträchtigten Metallen liegt zwischen 0,3 und 0,9, je nach Ausmaß der Oxidation bzw. Korrosion. Werkstoffe mit einem Emissionsgrad unter 0,7 sind schwierig zu messen. Liegt der Wert gar unter 0,2, ist eine Messung nahezu unmöglich, sofern der Emissionsgrad nicht auf die eine oder andere Weise erhöht wird. Glücklicherweise existieren kostengünstige Möglichkeiten zum Ausgleich eines niedrigen Emissionsgrades bei Messobjekten. Diese Verfahren reduzieren den Reflexionsgrad des Objekts und verbessern somit die Messgenauigkeit.


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