CC2.tv: Computerclub 2

CC2tv #393 Hochauflösende Infrarotmessungen für Profis

Samstag, 2025-02-15 10:00, Eintrag von Wolfgang Rudolph

Besser als das Auge
Die FLIR ONE® Pro ist eine Wärmebildkamera, die als Zubehör für Smartphones konzipiert ist und technisch anspruchsvolle Messungen im Infrarotbereich ermöglicht. Das Gerät nutzt eine hohe native Auflösung, was zu einer guten Bildschärfe führt. Die Bildverbesserung wird durch das FLIR VividIR-System unterstützt, das eine präzisere Darstellung der Temperaturverteilung erlaubt.

Die Kamera kann Temperaturen bis zu 400 °C (752 °F) messen und weist eine Temperaturauflösung von 70 mK auf, wodurch auch geringe Temperaturunterschiede erfasst werden können. Sie ist mit einem integrierten Satz von Messwerkzeugen ausgestattet, die eine detaillierte Analyse thermischer Zustände ermöglichen.

Die FLIR ONE® Pro ist für den Einsatz mit iPhones und Android Geräten verfügbar. Weitere Informationen zur Kompatibilität mit zusätzlichen Mobilgeräten sowie zu den technischen Spezifikationen finden Sie auf der Website des Herstellers.

FLIR ONE® Pro Produktseite

Grundlagen der Wärmebildtechnik

FLIR Support Center

Weitere Informationen zum Thema:
Die Wärmestrahlung und Infrarotstrahlung sind verwandte, aber unterschiedliche Phänomene. Wärmestrahlung bezeichnet das gesamte Spektrum elektromagnetischer Wellen, das von Körpern aufgrund ihrer Temperatur ausgestrahlt wird. Jeder Körper oberhalb des absoluten Nullpunkts emittiert diese Strahlung, wobei die dominierende Wellenlänge temperaturabhängig variiert. Dieses Spektrum umfasst sowohl den sichtbaren wie auch den infraroten Bereich.

Im Gegensatz dazu beschreibt der Begriff Infrarotstrahlung einen spezifischen Abschnitt dieses Spektrums, der etwa von 780 Nanometern bis zu 1 Millimeter reicht und häufig in nahes (NIR), mittleres (MIR) und fernes (FIR) Infrarot unterteilt wird. Bei gewöhnlichen Umgebungstemperaturen liegt der Großteil der abgestrahlten Energie im Infrarotbereich, weshalb die Begriffe im Alltag oft synonym verwendet werden – eine Unterscheidung, die jedoch für präzise physikalische Analysen und technische Anwendungen von Bedeutung ist.

Die Entstehung der Wärmestrahlung ist eng mit der molekularen Bewegung verknüpft. Die ungeordnete Bewegung von Atomen und Molekülen wandelt kinetische Energie in elektromagnetische Wellen um. Die Temperatur eines Körpers korreliert direkt mit der mittleren kinetischen Energie seiner Teilchen, wie die Gleichung E = (3/2)·k·T (wobei k die Boltzmann-Konstante und T die absolute Temperatur ist) verdeutlicht. Mit steigender Temperatur nimmt die Intensität der Wärmestrahlung gemäß dem Stefan-Boltzmann-Gesetz zu, während das Emissionsmaximum bei höheren Temperaturen zu kürzeren Wellenlängen verschoben wird (Wiensches Verschiebungsgesetz).

Ein praktisches Beispiel für diese Zusammenhänge stellt das Mikrobolometer dar, das in der Infrarotbildtechnik eingesetzt wird. Eine Mikrobolometer-Zelle besteht aus mehreren Komponenten:

1. Eine Membran – eine dünne, thermisch isolierte Schicht, die Infrarotstrahlung absorbiert.
2. Eine Sensorschicht – meist aus amorphem Silizium oder Vanadiumoxid, deren elektrischer Widerstand sich mit der Temperatur ändert.
3. Elektroden – zur Messung der Widerstandsänderung.
4. Stege – die die Membran mit dem Substrat verbinden und für zusätzliche thermische Isolation sorgen.
5. Ein Reflektor – unterhalb der Membran, der nicht absorbierte Strahlung zurückwirft.
6. Ein Substrat – das die Ausleseschaltung (ROIC) enthält.

Trifft Infrarotstrahlung auf die Membran, erwärmt diese sich, wodurch sich der Widerstand der Sensorschicht ändert. Die Elektroden messen diese Änderung, und die Ausleseschaltung wandelt das Signal in ein digitales Bild um. Zur Optimierung der Absorption wird der Abstand zwischen Membran und Reflektor auf etwa ein Viertel der zu detektierenden Wellenlänge eingestellt.

Links:
Wikipedia: Wärmestrahlung

Wikipedia: Infrarotstrahlung

SimpleClub: Wärmestrahlung

Friedrich Verlag: Absorption

Wikipedia: Mikrobolometer

Zeiss: Wärmebildtechnik

Fraunhofer IMS: Mikrobolometer

Passipedia: Wärmestrahlung

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Die Sendung ist auf Youtube zu finden: https://youtu.be/3DWozcaTigE