Thermografie

Was ist Thermografie

Die Infrarot-Strahlungstemperaturmessung (Thermographie) basiert auf dem physikalischen Prinzip, dass Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes von 0 Kelvin (-273^oC) elektromagnetische Strahlung aussenden. Bestimmt man deren Intensität, kann man daraus die Temperatur des aussendenden Körpers berührungslos ermitteln. Jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes sendet Wärmestrahlung aus. Im Idealfall entspricht das Spektrum der ausgesendeten Strahlung dem eines Schwarzen Strahlers.

Dieser Modelkörper sendet von allen Körpern gleicher Temperatur

die größtmögliche Strahlungsintensität aus!

Mit steigender Temperatur verschiebt sich das ausgesandete Spektrum zu kürzeren Wellenlängen. Bei einigen hundert Grad Celsius beginnt der Körper schließlich zu glühen, so dass die erzeugte Strahlung auch für den Menschen sichtbar ist. Die Thermografie wird bevorzugt im infraroten Bereich eingesetzt, also bei Objekttemperaturen, die im Bereich der gewöhnlichen Umgebungstemperaturen liegen. In der Bauthermografie ist von einem üblichen Temperaturbereich von -30^oC bis +100^oC auszugehen. Hier liegt das Strahlungsmaximum im infraroten Wellenlängenbereich von 8 bis 14µm.

Die Kameras sind im Prinzip wie eine normale elektronische Kamera für sichtbares Licht aufgebaut: Durch ein Objektiv mit Linsen wird ein Bild auf einen elektronischen Bildsensor projiziert. Mit herkömmlichen Filmen ist die Aufzeichnung von sehr langwelliger Strahlung dagegen nicht möglich. Die Sensoren unterscheiden sich in Aufbau und Funktionsweise auch je nach zu detektierender Wellenlänge.

Das Bild wird durch vertikale und horizontale Abtastung zeilenweise aufgebaut.

Die fokussierten Strahlen werden auf einen infraroten Detektor gelenkt. Dort werden die

Signale detektiert, verstärkt und über eine Rechnereinheit zum Gesamtbild zusammengesetzt.

     -    spektraler Messbereich

     -    thermische Auflösung

     -    geometrische Auflösung

     -    Bildaufnahmefrequenz

     -    Detektorkühlung

Welche Randbedingungen müssen bei einer Außenthermografie eingehalten werden?

     -    minimale Temperaturdifferenz zwischen innen und außen 15 Kelvin

          (Oktober  . .. April)

     -    möglichst Temperaturbeharrung (ca. 12 Stunden)

     -    Messzeitraum vor Sonnenaufgang

     -    Windgeschwindigkeit =1m/s

     +   Wand vollständig einsehbar                                   -    nur Teile der Wand einsehbar

     +   wärmeabgebende Aufnahmeposition                     -    Ansicht durch Einrichtungs-

          variabel                                                                     gegenstände

    +   geringer Zeitaufwand                                            -    größerer Vorbereitungsaufwand,

     -    stark Witterungsabhängig                                     +   auch tagsüber durchführbar, da

                                                                                          kein direkter Einfluss der Sonnen-

                                                                                          einstrahlung

     -    problematisch bei hinterlüfteten Fassaden              +   bessere Aussagen bei hinterlüfteten

          und im Dachbereich                                                   Fassaden und im ausgebautem

                                                                                          Dachgeschoß

     -    Verdeckung von Fassadenteilen durch                   +   Luftundichtigkeiten bei Wind

Die Thermografie ist ein berührungsloses Messverfahren, das heißt, es können auch extrem schnelllaufende Verfahren (Explosion, Verbrennungen usw.) und Bewegungsabläufe erfasst werden. Mit Hilfe der Thermografie lassen sich Temperaturmessungen flächenförmig erfassen und darstellen.

Zur Qualitätssicherung wird die Thermografie bei der Überprüfung der einwandfreien Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt (Bauthermografie). Damit lassen sich Fehler in der Bauausführung eindeutig nachweisen. Besonders effektiv ist eine gleichzeitige thermografische Untersuchung der Gebäudehülle in Verbindung mit einer Luftdichtigkeitsprüfung. Mit der Thermografischen Fotografie ist es auch relativ einfach Wärmebrücken zerstörungsfrei festzustellen. Auch die Lage von Fußbodenheizungen kann damit dargestellt werden.

Eine weitere Anwendung ist die thermografische Überprüfung elektrischer und elektronischer Bauelemente. Hierdurch können frühzeitig Fehlerquellen lokalisiert werden und Gefahren vermieden werden. Es können auch bedingt Gasausströmungen an Behältern festgestellt werden.

Ich arbeite mit der Flir Therma-Cam B 200. Sie hat ein Sichtfeld (FOV, Field of View) von 25^o × 19^o. Der minimalste Fokusierabstand zu einem Objekt ist 0,4m. Die Wärmeempfindlichkeit beträgt <0,08^oC bei einer Infrarotauflösung von 200 × 150 Pixeln (30.000 Pixel). Der Detektortyp ist ein Focal-Plane-Array (FPA), ungekühlter Mikrobolometer. Der Spektralbereich ist 7,5 - 13µm (-20 - +120^oC). Die Farbtiefe besitzt eine Intensität von 16K (65.536 Farben). Mit der Kamera können folgende Bilddarstellungsvarianten gewählt werden:

     -    Infrarotbild

     -    Tageslichtbild (Digitalbild)

     -    Bild im Bild

     -    Video

     -    Überlagern von Tageslicht und Infrarotbild

Die Kamera kann zusätzlich für zwei Schwerpunkte zusätzlich zur Infrarotmessung verwendet werden. Es ist der Luftfeuchtigkeitsalarm und der Wärmedämmalarm. Hier gibt man in der Kamera die erforderlichen Werte ein und die Kamera zeigt die fehlerhaften Stellen am Bauteil. Die Bilder werden im JPEG-Format gespeichert und somit mit den gängigsten Softwaretypen geöffnet und angesehen werden.