Die Thermografie ist eine anerkannte Methode der bilderzeugenden Temperaturmessung. Sie erfolgt berührungslos und wird vor allem zur Auffindung von Wärmeverlusten genutzt, die an Objekten als thermische Schwachstellen erkannt werden.

Im Bauwesen wird die Thermografie vor allem zum Nachweis von Dichtungs- und Dämmungsfehlern, Schäden an verdeckt liegenden Leitungen und historischer Bausubstanz herangezogen.

In Industriebetrieben findet die Thermografie Anwendung bei der Überwachung von Fertigungsprozessen, bei Qualitätskontrollen und in der Instandhaltung.

Infrarotmessungen tragen zur Kostensenkung bei.

Durch Früherkennung unsichtbarer Mängel ist die Thermografie eine unverzichtbare Inspektionshilfe. Im Gegensatz zu punktförmig messenden Handpyrometern erfolgt bei diesem Messverfahren ein großflächiges Abtasten von Objekten.

Das Wärmebild gibt die Temperaturverteilung der untersuchten Objektoberfläche wieder. Durch Analyse der Oberflächentemperaturverteilung werden sichtbare Zustände als thermische Schwach- und Schadstellen erkannt.

 

Wie es funktioniert

Die Thermografie beruht darauf, dass jeder Körper mit einer Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes (0° K oder -273° C) eine elektromagnetische Stahlung (Wärmestrahlung) emittiert, die jenseits der roten Linie des sichtbaren Lichts im elektromagnetischen Spektrum – Wellenlängebereich >0,7 Mikrometer – liegt.

Die relevanten Strahlungsgesetze sind im PLANCK’schen Strahlungsgesetz, im STEFAN-BOLTZMANN’schen Gesetz und WIEN’schen Verschiebungsgesetz beschrieben.

Die Thermografie nutzt zwei Wellenbereiche:

Das Mittelwellenband (MW) im mittleren Infrarot mit 2-5 Mikrometer und das Langwellenbereich (LW) im fernen Infrarot mit 8-12 Mikrometer. Die einfallende IR-Strahlung wird von einem IR-Detektor in elektrische Signale umgewandelt.

Da die thermische Energie bei Umgebungstemperatur ausreicht um Elektronen zu aktivieren, müssen zur Vermeidung des damit verbundenen Rauscheffektes, der eine IR-Messung unmöglich machen würde, die Detektoren während des Betriebes auf eine bestimmte Arbeitstemperatur gekühlt werden.

Die typischen Betriebstemperaturen für die MW-Detektoren liegen bei -70°C bis -100°C. Für LW-Detektoren benötigt man -170°C bis -200°C. Die Detektorkühlung ist der jeweiligen Arbeitstemperatur angepasst und wird bei MW-Detektoren thermoelektrisch (PELTIER-Effekt), bei LW-Detektoren mit Flüssig-Gas, meist Stickstoff, oder mit Hilfe einer Kältemaschine (STIRLING-Kühlung) durchgeführt.

LW-Systeme benötigen eine aufwändige Kühlung, besitzen jedoch gegenüber SW-Systemen eine etwas bessere, thermische, bzw. geometrische Auflösung.

Ein Analog-Digital-Wandler tastet die vom Detektor erzeugten elektrischen Signale ab und wandelt sie in diskrete Bildpunkte (Pixel) um. Über einen Rechner wird mit Hilfe von Kalibrierungskennlinien dem Strahlungswert jedem Pixel ein Temperaturwert zugeordnet. Gleichzeitig wird die Temperatur farblich kodiert und als Wärmebild dargestellt.

Das Wärmebild besteht aus z.B. 76.800 Bildpunkten / 240 Zeilen und 320 Pixeln / Zeile und 256 Farben. Es können verschiedene Farbskalen gewählt werden. Die Abspeicherung von Wärmebildern wird digital, z.B. auf Speicherkarten oder Festplatten bei stationären Geräten, vorgenommen. Falls erforderlich ist auch eine Bildabspeicherung auf Videoband (analoges Speichermedium) möglich. Die IR-Bildverarbeitung erfolgt rechnergestützt mit Hilfe einer Software. Zahlreiche Funktionen ermöglichen eine kundenspezifische Auswertung.