Wie funktionieren Wärmebildkameras?

Eine Wärmebildkamera ist ein berührungsloses Gerät, das Infrarotenergie (Wärme) erkennt und diese in ein visuelles Bild umwandelt. Beschäftigen wir uns nun mit der Wissenschaft, die hinter den Wärmebildkameras steht, und uns erlaubt, unsichtbare Dinge sichtbar zu machen.

Wie funktionieren Wärmebildkameras?

Wärmebildkameras erkennen Infrarotwellen, nicht sichtbares Licht

Das Erste, was man über Wärmebildkameras wissen sollte, ist, dass sie nicht wie herkömmliche Kameras funktionieren. Normale Fotokameras und das menschliche Auge funktionieren nach demselben Grundprinzip: Sichtbare Lichtenergie trifft auf eine Oberfläche, wird von dieser reflektiert, ein Detektor empfängt das reflektierte Licht und wandelt es in ein Bild um.

Wärmebildkameras erzeugen Bilder anhand von Wärmeenergie anstatt von sichtbarem Licht. Wärme (auch Infrarot- oder thermische Energie genannt) und Licht sind beide Teil des elektromagnetischen Spektrums, aber eine Kamera, die sichtbares Licht erkennen kann, kann keine Wärmeenergie sehen und umgekehrt. Wärmebildkameras erfassen Infrarotenergie und verwenden die Daten, um Bilder über digitale oder analoge Videoausgänge zu erstellen.

Craig Beals erklärt das elektromagnetische Spektrum in Invisible Labs.

Im Kamerainneren

Die Wärmebildkamera selbst besteht aus einem Objektiv, einem Thermosensor, Rechenelektronik und einem mechanischen Gehäuse. Das Objektiv bündelt die Infrarotenergie auf dem Sensor. Der Sensor ist in verschiedenen Pixelkonfigurationen von 80 × 60 bis 1280 × 1024 Pixel oder mehr erhältlich. Dies nennt man die Kameraauflösung.

Diese Auflösungen sind im Vergleich zu Bildgebungsverfahren mit sichtbarem Licht niedrig, da Thermodetektoren Energie erfassen müssen, die viel größere Wellenlängen als sichtbares Licht hat, was entschieden größere Sensorelemente erforderlich macht. Eine Wärmebildkamera hat daher normalerweise eine viel niedrigere Auflösung (weniger Pixel) als Sensoren für sichtbares Licht mit denselben physischen Abmessungen.

• Wichtige Spezifikationen, die bei der Auswahl einer Wärmebildkamera zu berücksichtigen sind, sind u. a. Auflösung, Reichweite, Sichtfeld, Fokus, Wärmeempfindlichkeit und Spektralbereich. Klicken mehr darüber erfahren

Was können Wärmebildkameras alles erkennen?

Die von einer Infrarotkamera erfasste Wärme kann sehr genau gemessen werden, was eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht. Eine FLIR-Wärmebildkamera kann winzige Temperaturunterschiede von nur 0,01 °C erkennen und sie als Grautöne oder mit verschiedenen Farbpaletten anzeigen.

Das gleiche Bild mit Wärmeunterschieden, dargestellt in den Paletten „Ironbow“ und „White Hot“.

Alles, was uns im Alltag begegnet, gibt Wärmeenergie ab – sogar Eis. Je wärmer etwas ist, desto mehr thermische Energie strahlt es aus. Dies nennt man „Wärmesignatur“. Sobald zwei benachbarte Objekte auch nur leicht unterschiedliche Wärmesignaturen aufweisen, sind sie für einen Wärmesensor unabhängig von den Lichtverhältnissen recht deutlich erkennbar. Dadurch können Wärmebildkameras selbst in völliger Dunkelheit oder in rauchgefüllten Umgebungen „sehen“.

• Wärmebildkameras können viele Dinge erkennen, die unsere Augen oder normale Kameras nicht sehen können, aber sie können durch einige überraschende Materialien blockiert werden. Klicken mehr darüber erfahren

Wofür werden Wärmebildkameras eingesetzt?

Wärmebild- und Nachtsichttechnik werden oft verwechselt, aber jede hat ihre eigenen einzigartigen Merkmale und Stärken.

Die Einsatzmöglichkeiten von Wärmebildkameras sind nahezu unbegrenzt. Ursprünglich für Überwachungs- und Militäreinsätze entwickelt, werden Wärmebildkameras heute in großem Umfang für Gebäudeinspektionen (Feuchtigkeit, Dämmung, Dächer usw.), Brandbekämpfung, autonome Fahrzeuge und automatische Bremssysteme, Hauttemperaturmessungen, industrielle Betriebsinspektionen, wissenschaftliche Forschung und noch vieles mehr eingesetzt.

Wie würden Sie eine Thermokamera verwenden? Lassen Sie es uns in den Kommentaren unten wissen!