Der Vergleich der beiden unterschiedlichen Ansätze soll hier am Beispiel der Wärmebildkamera »TC 30« von Benning stattfinden. Sie bietet eine Auflösung von 256 x 192 Pixeln. Das ergibt 49.152 Temperatur-Messpunkte, welche auf dem 3,5-Zoll-Touchscreen mit 640 x 480 Pixeln dargestellt werden.
Wie wird gemessen?
Infrarotthermometer haben eine thermische Auflösung von lediglich einem einzigen »Pixel«. In Wärmebildkameras kommt als Detektor eine Bolometer-Matrix (Bolometer = Widerstandsthermometer für Strahlungsmessungen) zum Einsatz, was in unserem Beispiel 256 x 192 Temperaturmesspunkte ergibt.
Infrarotthermometer liefern also kein richtiges radiometrisches Wärmebild, wie manchmal fälschlicherweise angenommen wird, weil manche höherpreisigen Produkte ein Display samt scheinbarer Bilddarstellung haben. Dies dient allerdings ausschließlich der Aufnahme klassischer optischer Bilder über eine eingebaute kleine Kamera, um später die gemessenen Objekte besser zuordnen zu können.
Verdeutlicht wird dies anhand einer beispielhaften Messung an einem Glas mit warmen Wasser (Bild 1): Das Infrarotthermometer zeigt hier einen (falschen) Messwert von 37 °C. Das liegt daran, dass man in Ermangelung einer Messobjektdarstellung niemals so ganz genau weiß, ob denn das Messobjekt noch die gesamte Messfleckgröße ausfüllt, oder aber schon Teile der Umgebung bzw. auch anders temperierte Bereiche des Messobjekts mitgemessen werden. Der einzelne Temperaturdetektor bildet einen Mittelwert des erfassten Gesamtbereichs ab und zeigt diesen dann als Temperaturwert an.
Eine Messfleckmarkierung haben nur höherwertige PIR-Thermometer. Dieses besteht dann an Stelle eines einzelnen Laserpunkts aus zwei, selten auch mehr Lasermarkierungen, um dem Benutzer die ungefähre geometrische Größe des Messflecks zu visualisieren. Bedingt durch die jeweilige Öffnungsweite der Optik wird der Messfleckdurchmesser mit zunehmendem Messabstand immer größer. Das führt dazu, dass man sehr schnell Bereiche im Messfleck hat, die man eigentlich überhaupt nicht messen will. Unweigerlich kommt es dann zu teils erheblichen Messfehlern.
Die Wärmebildkamera liefert alle thermischen Informationen auf einen Blick und erlaubt präzise, fehlerfreie Messungen.
Wärmebilder und überlagerte Fotos
Wärmebildkameras liefern ein thermisch farbcodiertes Bild, welches einfach zu interpretieren ist. Fortschrittliche Modelle setzen dazu noch automatisch Markierungen im Bild für die höchste und niedrigste gemessene Temperatur im Wärmebild und zeigen deren Messwerte an. Das weiße mittige Cursorkreuz dient der gezielten Messung bestimmter Punkte, um präzise auch kleine Messflächen untersuchen zu können (Bild 2).
Eine zusätzlich integrierte optische Kamera sorgt für übersichtlichere Live-Wärmebilder. So ist es möglich, neben dem reinen Wärmebild auch gemischte Darstellungen aus thermischer und optischer Sicht im Display anzuzeigen. Derartige fusionierte oder Bild-im-Bild Darstellungen machen beispielsweise Anlagenbeschriftungen sichtbar und zeichnen Konturen automatisch nach, so dass sowohl Echtzeit-Bilder als auch gespeicherte Aufnahmen an Übersichtlichkeit und Qualität gewinnen.
Bei der Aufnahme von Wärmebildern kann man zeitgleich auch das Übersichtsfoto speichern, welches dem eigentlichen Wärmebild automatisch zugeordnet wird. Selbst bei vielen Messungen in komplexen Anlagen wird es hiermit sehr einfach, mit einer mitgelieferten Auswerte- und Berichtssoftware eine Dokumentation im PDF-Format zu erstellen.
Die mitgelieferte PC-Software »Benning TC Analyser« unterstützt bei der Auswertung der erstellten thermischen Aufzeichnungen. Apps für mobile Geräte wie »Benning TC-Image Link« ermöglichen via Funkverbindung (Hotspot und WLAN auswählbar) eine Liveübertragung des Displayinhalts der Wärmebildkamera. Über die App sind Geräteeinstellungen möglich, die Fernsteuerung der Kamera, Bildanalysen, Bearbeitungen und das Speichern sowie Teilen von Wärmebildern und Videos.
Die Wärmebildkamera »TC 30« ist 144 mm x 85 mm x 25 mm groß und wiegt 210 g, womit sie kleiner als die meisten Infrarotthermometer ausfällt (Bild 3).
Da der Bilddetektor mit 25 Hz statt der oft üblichen lediglich 9 Hz arbeitet, erhält man eine flüssige und ruckelfreie Darstellung der Wärmebilder. Dies ist sowohl bei bewegten Objekten als auch beim raschen Überprüfen größerer Anlagen vorteilhaft. Die hohe thermische Empfindlichkeit erlaubt es dabei, selbst geringe Temperaturunterschiede von bis unter 0,04 °C bzw. 40 mK zu detektieren. Für Untersuchungen an Elektronik-Bauteilen gibt es ein optional erhältliches Makroobjektiv.
