Um das geht es in diesem Artikel:
- Thermographieprobleme auf reflektierenden Oberflächen verstehen und beheben.
Thermographieprobleme auf reflektierenden Oberflächen verstehen und beheben
Obwohl es viele Arten der Wärmeübertragung gibt, ist Strahlung im Zusammenhang mit der Thermographie die wichtigste Art. Strahlung ist die Übertragungsart, durch die Energie von der Zieloberfläche auf eine Infrarotkamera (auch Wärmebildkamera genannt) übertragen wird. Der in einem Wärmebild sichtbare Inhalt basiert fast ausschließlich auf der von der Oberfläche emittierten oder reflektierten Strahlung. Ganz gleich um welche Anwendung es sich handelt – von Gebäuden über Luft- und Raumfahrt, Medizin bis hin zur Industrie – sie alle weisen Probleme mit dem Emissions- und Reflexionsvermögen der Infrarot-Thermographe auf.
Die Wärmebilder oberhalb stammen aus zwei verschiedenen Blickwinkeln einer Edelstahlskulptur, die im Freien auf einer Stadtstraße steht. Wenn wir sie mit bloßem Auge betrachten, würden wir wahrscheinlich annehmen, dass die Skulptur die gleiche oder eine ähnliche Temperatur haben müsste wie die der Umgebungsluft. Die Wärmebilder erzählen jedoch eine andere Geschichte.
Das Vorhandensein von Reflexionen ist offensichtlich, aber wenn wir unsere Position ändern, ändern sich normalerweise die reflektierten Objekte. Und wie in den Bildern oben gezeigt, ändert sich die scheinbare Temperatur, die wir auf der Skulptur sehen. Auf diesen Bildern erkennen wir möglicherweise, dass die kalten Bereiche den klaren Himmel widerspiegeln und die wärmeren Bereiche die umliegenden Gebäude oder sogar uns selbst. Bei den Reflexionen handelt es sich eigentlich um „thermische Lügen“, denn die Wahrheit über reflektierende Oberflächen ist, dass sie ineffiziente Emitter (Abstrahler) sind.
Meistens ist es recht einfach, reflektierte Strahlung von emittierter Strahlung zu unterscheiden, da sich reflektierte Strahlung wie ein Spiegel bewegt, wenn wir uns relativ zur Oberfläche bewegen.
Wie können wir also die tatsächliche Temperatur des Objekts messen, das wir untersuchen?
Wärmebildkameras sind so kalibriert, dass sie eine Temperatur mit einer bestimmten Strahlungsintensität korrelieren. Wenn eine Oberfläche perfekt emittiert, könnten wir anhand der von ihr emittierten Strahlungsmenge leicht ihre Temperatur ermitteln. Leider strahlt keine Oberfläche perfekt ab.
Diese Einschränkung gilt für alle Wärmebildsysteme. Das bedeutet, dass Sie die Temperatur der meisten blanken Metalle nicht genau messen können. Aber es gibt eine Möglichkeit dieses Problem zu umgehen!
Wenn Sie ein hohes Maß an Genauigkeit bei der Temperaturmessung auf Oberflächen mit geringem Emissionsvermögen (stark reflektierend) benötigen, können Sie ein kleines Stück Elektrikerband fest auf der Oberfläche anbringen (unter Beachtung der entsprechenden Sicherheitsmaßnahmen). Stellen Sie den Emissionsgrad der Wärmebildkamera auf 0,95 und die Hintergrundkorrektur auf die Temperatur ein, die reflektiert würde, wenn das Band ein Spiegel wäre. Nach diesem Vorgang sollten Sie eine Messgenauigkeit von +/- 2 °C bzw. 2 % des Messwerts erreichen können.
Um Ihr Selbstvertrauen zu stärken, probieren Sie einige einfache Experimente in Ihrem Büro oder Ihrer Küche aus, bis Sie mit den Korrekturen vertraut sind.
Das Anbringen eines Stücks Isolierband an einem kalten Fensterglas (links) oder einem warmen Stahlblech (rechts), ermöglicht es einem Thermographen, konsistent genaue radiometrische Temperaturmessungen durchzuführen. Beachten Sie, dass beide Materialien ziemlich reflektierend sind. In beiden Fällen wird der Emissionsgrad auf den Wert des Bandes (0,95) mit einem geeigneten Korrekturwert für den reflektierten Hintergrund eingestellt.