Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Thermografie von Messobjekten
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.
Weitere Empfehlungen
Es ist wichtig, dass die Beschichtung eine ausreichend große Fläche abdeckt. Zu prüfen ist das für die Messung relevante Abstand/Ziel-Verhältnis der eingesetzten Kamera und der Mindestabstand, der sicherheitshalber für den Betrieb eingehalten werden muss. So kann zum Beispiel eine Kamera mit einem Abstand/Ziel- Verhältnis von 250:1 ein Objekt mit einer Größe von 1 cm aus einer Entfernung von maximal 250 cm bzw. 2,5 m messen.
Für Anwendungen im höheren Temperaturbereich sollten hitzebeständige Lacke verwendet werden. Klebebänder und Pulver eignen sich nur für einen begrenzten Temperaturbereich. So kann das Schmelzen des Klebebandes erhebliche Schäden verursachen.
Feststellen des Emissionsgrades
Der Emissionsgrad muss bekannt sein, um eine korrekte Temperaturauswertung auf Grundlage der gemessenen Strahlung durchzuführen. In Tabellen aufgeführte Emissionsgrade sind jedoch stets mit Vorsicht zu genießen. In vielen Fällen ist nicht eindeutig, in welchem Wellenlängenbereich der angegebene Emissionsgrad zutrifft. Emissionsgrade ändern sich je nach Wellenlänge. Außerdem können die Oberflächenbeschaffenheit, Struktur und Form des Materials den Emissionsgrad entscheidend beeinflussen.
Anhand des nachfolgenden Beispiels lässt sich nachvollziehen, wie sich der Unsicherheitsfaktor hinsichtlich des Emissionsgrads auf die Messgenauigkeit auswirkt: Gehen wir einmal von einer Emissionsgradunsicherheit des Objekts von ±0,05 aus. Bei einem Emissionsgrad von 0,95 entspräche dies einer möglichen Abweichung von 5 %. Bei einem Werkstoff wie glänzendem Kupfer mit einem Emissionsgrad von 0,05 läge die mögliche Abweichung somit bei 100 %. Diese Abweichungen schlagen sich in der Berechnung der Temperatur nieder und erhöhen folglich die Fehlerrate in der Temperaturmessung. Aufgrund dieser Zusammenhänge ist von einer Temperaturmessung von Objekten mit einem Emissionsgrad unter ca. 0,5 abzuraten. Stattdessen sollte das Objekt mit einem Material mit hohem Emissionsgrad beschichtet werden.
Emissionsgrade auf Platinen
Im Rahmen der Fehlersuche kann die Messung der Bauteiltemperaturen einer bestückten Platine (PCB) ein nützliches und gleichzeitig kostengünstiges Verfahren darstellen, das jedoch aufgrund der unterschiedlichen Emissionsgrade der einzelnen Bauteile schwierig umzusetzen ist. In der Regel sind Platinen mit einer Vielzahl von Metall- und Kunststoffbauteilen unterschiedlicher Hersteller bestückt, die ihre Bauelemente jeweils mit ihrer herstellerspezifischen Oberflächenbeschichtung behandeln. Wird die Platine mit einer bekannten, geprüften und klar beschriebenen Beschichtung versehen, so erleichtert dies die Sachlage. Nach der Beschichtung haben die Bauteiloberflächen den gleichen Emissionsgrad, sodass die jeweiligen Temperaturen durch ein Thermogramm ermittelt werden können.
Autoren: J. Templin, F. Liebelt
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