Menschen strahlen Wärme bzw. thermische Energie ab, die von speziellen thermografischen Sensoren in einer Wärmebildkamera erfasst werden kann. Da kein Licht erforderlich ist, hat sich diese Technologie in verschiedenen Bereichen durchgesetzt, z. B. bei der militärischen Überwachung, der Brandbekämpfung, der Identifizierung von Menschen in Rauch, Nebel und Dunst usw.
Also, was ist eine Wärmebildkamera?
In diesem Artikel soll diese Frage im Detail beantwortet werden, indem der Anwendungsbereich dieser Technologie, die Besonderheiten der Thermografie-Hardware und -Software sowie spezielle Anwendungsfälle aufgezeigt werden. Wir befassen uns auch mit der Frage “Was ist das Prinzip der Wärmebildtechnik”, damit Sie die Technologie in einfachen Worten verstehen und eine Entscheidung über ihre Relevanz für Ihre Bedürfnisse treffen können.
Geltungsbereich
Also, wie funktioniert eine Wärmebildkamera? Wie bereits erwähnt, erfassen thermografische Sensoren in der Regel die Wärme von menschlichen Objekten – die Wärmeenergie, die von jedem menschlichen Körper abgestrahlt wird – und ermöglichen die Erstellung eines Wärmebildes einer Person, eines Hundes oder eines anderen Objekts. Diese Sensoren identifizieren Wärme durch die Verwendung von Infrarot-Energie zu erfassen, so Wärmebildkamera kann nicht überlistet werden und sie erreichen einen hohen Grad an Präzision und die Schaffung von mehrfarbigen Bilder von Menschen in der Graustufe (nicht lebendig) Hintergrund.
Eine weitere Frage, die vielen Anfängern Kopfzerbrechen bereitet, lautet: “Können Wärmebildgeräte durch Glas hindurchsehen?” Leider können Wärmebildsensoren die Wärme hinter Glas nicht erfassen, da sie in der Regel das Wärmeprofil der Gebäudeaußenseite messen, ohne auf die inneren Objekte zugreifen zu können.
Militärische Anwendungen
Die militärische Wärmebildausrüstung ist vielfältig und wird in zahlreichen Bereichen eingesetzt, von der Aufklärung bis hin zu Feldeinsätzen. Militärangehörige müssen oft in Umgebungen mit schlechter Sicht agieren, da Rauch und Nebel durch den Einsatz von Waffen entstehen. Durch den Einsatz von Wärmebildsensoren können sie daher Feinde und Verbündete identifizieren und sogar eine militärische Nachtsicht ermöglichen, wodurch eine hohe Präzision der militärischen Operationen und ein minimaler Schaden für die Zivilbevölkerung erreicht wird.
Sicherheit und Ersthelfer
Für Sicherheitspersonal und Rettungskräfte ist die Entscheidungsfindung in Umgebungen mit geringer Sicht eine Herausforderung. Wärmebildsysteme ermöglichen es ihnen, in völliger Dunkelheit zu sehen, die Umgebung einzuschätzen, Bedrohungen und Eindringlinge rechtzeitig zu erkennen, Kollisionen mit anderen Objekten zu vermeiden, die Navigation zu erleichtern und Such- und Rettungseinsätze effizient durchzuführen.
Überwachung und Erkennung
Wärmebildkameras mit großer Reichweite sind unschätzbare Instrumente für das Sicherheitspersonal, das mit der Überwachung und Erkennung von Bedrohungen beauftragt ist. Sie ermöglichen es den Beamten, verdächtiges oder aggressives Verhalten frühzeitig zu erkennen, um umgehend auf die Bedrohung zu reagieren und Schäden zu vermeiden. Außerdem können Strafverfolgungs- und Sicherheitsbeamte verdächtige Aktivitäten eine Zeit lang aus sicherer Entfernung beobachten und anhand der gewonnenen Informationen entscheiden, wann sie eingreifen.
Außerdem sind Wärmesensoren in industriellen Umgebungen, die für menschliche Kontrolleure nur schwer zugänglich sind, sehr nützlich. So können thermografische Geräte beispielsweise Leckagen in Industrieanlagen aufspüren, Hoch- und Niederspannungsanlagen, Turbinen, Kompressoren und eine breite Palette elektrischer oder mechanischer Geräte überwachen, um Anomalien zuverlässig zu erkennen und Schäden zu verhindern.
Multispektrale Bildgebung
Wie der Name schon impliziert, kann die multispektrale Bildgebungsausrüstung verschiedene Merkmale erfassen, z. B. Licht- und Wärmeemissionen. Kurz gesagt handelt es sich um eine Art der Bildgebung, bei der Licht aus einem engen Bereich von Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums erfasst wird. Solche Bilder können nicht mit gewöhnlichen Kameras erstellt werden; man benötigt ein spezielles Objektiv, das die Wellenlängen mit Hilfe von speziellen Filtern trennt. Außerdem können solche Bilder mit Hilfe von Kameras und Sensoren zur Erfassung von UV- oder IR-Strahlen erstellt werden. Die multispektrale Bildgebung findet breite Anwendung in der Fernerkundung, der militärischen Zielverfolgung, der Erkennung von Landminen, der Analyse der Echtheit von Dokumenten und Gemälden, der Landwirtschaft, der Forensik und dem Gesundheitswesen.
Detektoren für die Wärmebildgebung
Nachdem wir nun wissen “Wofür wird die Wärmebildtechnik eingesetzt”, ist es an der Zeit, zu den technischen Details überzugehen. Hier erfahren wir, wie Thermografiegeräte funktionieren und welche Detektoren sie enthalten sollten, damit sie richtig funktionieren.
Also, welche Geräte verwenden Wärmebildtechnik? Was den Detektortyp betrifft, so werden alle Thermodetektoren in gekühlte und ungekühlte Infrarotsensoren unterteilt. Letztere sind kleiner und haben weniger bewegliche Teile, was zu ihrer besseren Verwendbarkeit beiträgt. Außerdem kosten sie weniger als gekühlte Sensoren. Allerdings ist auch ihr Spektrum recht begrenzt, so dass sie nur in bestimmten Bereichen eingesetzt werden können.
Andere Klassifizierungen von Thermodetektoren sind ebenfalls beliebt. So kann man beispielsweise zwischen InSb-, InGaAs- und HgCdTe-Detektoren unterscheiden, wenn man sich auf die von ihnen verwendete Technologie konzentriert. Außerdem werden die Detektoren nach der Wellenlänge klassifiziert, die sie erfassen können, und in Geräte mit kurzer, mittlerer und langer Wellenlänge unterteilt.
Betrachten wir als Beispiel die Wärmebildkamera für die Feuerwehr.
- sie enthält Detektoren zur Identifizierung des Brandherdes
- sie kann gefährliche Elemente in bestimmten Bereichen erkennen
- sie lokalisiert Belüftungspunkte
- sie identifiziert verbleibende Glutnester
- sie hilft bei der Suche nach Ausweichrouten
Ein weiterer Aspekt, den man lernen muss, wenn man die Thermografieausrüstung beherrscht, ist die Farbpalette der Wärmebilder und ihre Interpretation. Was bedeuten die Farben in der Wärmebildtechnik? Hier müssen Sie bedenken, dass die Primärfarbe eines Wärmebildes eine Graustufe ist, was bedeutet, dass die auf dem Monitor angezeigten Objekte kein in den Geräteeinstellungen festgelegtes Wärmeprofil haben. Danach kommen die folgenden Farben:
- hellere Farben (wie Rot, Orange und Gelb) stehen für wärmere Temperaturen
- violette und dunkelblaue Farben stehen für kühlere Temperaturen
- Schwarz oder Grau steht für die Umgebung, die keine Wärme abgibt.
Thermogeräte unterscheiden sich in ihrer Empfindlichkeit, so dass die Intensität der von ihnen angezeigten Farben je nach diesem Merkmal unterschiedlich sein kann. Geräte mit einer Empfindlichkeit von 0,010 °C können Temperaturschwankungen mit einer Genauigkeit von einem Hundertstel Grad erfassen, was dem Benutzer ein differenzierteres Verständnis des Wärmeprofils des untersuchten Objekts ermöglicht.
Optische Komponenten für die Wärmebildgebung
Die Frage “Kann die Wärmebildtechnik durch Glas hindurchsehen” interessiert viele Nutzer. Sie ist auch verwandt mit der Frage “Können Wärmebilder durch Wände hindurchsehen?
Die Antworten auf beide Fragen lauten “nein”, was darauf hindeutet, dass Filme lügen. Wärmebildkameras können nicht auf die Wärmeprofile von Personen in einem Gebäude zugreifen, wenn ein Glas die Kamera und die Insassen trennt; Glas wirkt im Allgemeinen wie ein Spiegel für Infrarotstrahlung. Was die Wände betrifft, so kann die Infrarotstrahlung auch nicht durch dicke Wände hindurchdringen, so dass man die Wärmeprofile auf diese Weise nicht messen kann.
Diese einfache Wahrheit lässt sich leicht erklären, wenn man sich die optischen Komponenten einer Wärmebildkamera ansieht. Sie besteht aus folgenden Bestandteilen:
- eine Objektivlinse
- Wärmesensor (Mikrobolometer)
- Elektronische Verarbeitungseinheit
- Mikrodisplay und Okular zur Betrachtung der erzeugten Bilder.
Linsentypen und Design
Der wichtigste Teil eines jeden Wärmebildsensors ist sein Objektiv, das seine Leistung und den Temperaturbereich, den er messen kann, beeinflusst. Je nachdem, welches Objektiv Sie wählen, erhalten Sie spezifische Bilder mit der Wärmebildkamera.
Der Erfassungsbereich hängt von der Brennweite des Objektivs ab, wobei eine größere Brennweite einen größeren Erfassungsbereich ermöglicht. Allerdings müssen Sie zu Gunsten der Vergrößerung und der größeren Reichweite Abstriche beim Sichtfeld machen.
Welche verschiedenen Arten von Wärmebildtechnik gibt es? Je nach Anwendungsbereich kann man vier Haupttypen solcher Geräte unterscheiden:
- Thermoelemente
- Thermistoren
- Integrierte Schaltungen auf Halbleiterbasis (ICs)
- Widerstands-Temperaturdetektoren (RTDs).
Materialien, Oberflächen und Beschichtungen
Objektive für thermografische Kameras werden normalerweise aus einkristallinem Germanium oder Chalkogenidglas hergestellt. Materialien wie Saphir, Zinkselenid, Silizium und Polyethylen besitzen die Eigenschaften der MWIR- und LWIR-Durchlässigkeit, so dass ihre Verwendung bei der Herstellung von Wärmebildobjektiven ebenfalls üblich ist.
Germanium ist ein kostspieliges Material, weshalb viele Hersteller versuchen, seinen Einsatz bei der Herstellung von Wärmebildsensoren oder Radargeräten zu minimieren. Daher werden oft Linsen mit sphärischen oder asphärischen Oberflächen verwendet. Die Schutzbeschichtung dieser Linsen besteht aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) oder Materialien mit ähnlichen Haltbarkeits- und Elastizitätsparametern.
Montage und mechanisches Design
Wenn Sie sich für den Herstellungsprozess der besten Wärmebildkameras und Wärmebildsensoren interessieren, finden Sie hier eine einfache Übersicht über die Mechanismen und Schritte:
- Sie müssen alle Spezifikationen der Montageteile überprüfen, um sicherzustellen, dass Ihre Wärmebildkameras so funktionieren, wie sie sollen.
- Als Nächstes folgt die eigentliche Montage aller physischen Komponenten und die Kalibrierung des Geräts, um das System für den vorgesehenen Zweck abzustimmen.
- Kameras mit beweglichen Komponenten, z. B. mit einem Zoomobjektiv, erfordern einen zusätzlichen Kalibrierungsaufwand, um Genauigkeit und reibungslose Bewegung der Teile während des Betriebs zu erreichen.
- Die Kontrolleure sollten den Betrieb der Kamera überprüfen, indem sie die Umgebungsbedingungen ändern und prüfen, wie sich der Sensorausgang mit den Umgebungsänderungen verändert.
Wärmebildanwendungen
Wenn Sie sich auf die Suche nach einer Wärmebild-App begeben, werden Sie vielleicht von der großen Anzahl an Angeboten auf dem Markt überwältigt sein. Die Angebote für Thermografie-Software sind vielfältig und unterschiedlich, je nach Ihren spezifischen Anwendungsfällen und Ihrer Anwendungsumgebung. Komplette Thermografie-Suiten ermöglichen eine durchgängige Erfassung, Analyse und Berichterstellung von Thermodaten. Fortgeschrittene Anwendungen ermöglichen die automatische Analyse und Auswahl von Thermogrammen aus großen Sequenzen, während spezialisierte Programme auf Ihrem PC oder Laptop installiert werden können, um Thermografiestatistiken direkt von Ihrer Infrarotkamera und anderen Geräten abzuleiten.
Trotz der Fülle an Angeboten auf dem Markt kann es schwierig sein, eine App zu finden, die alle Ihre Bedürfnisse erfüllt und alle gewünschten Funktionen enthält. Einerseits kann der Kauf eines umfassenden Pakets zu kostspielig sein, da Sie für zahlreiche überflüssige Funktionen bezahlen müssen. Andererseits kann die Entscheidung für begrenzte Pakete die Nutzung der Software nach Ihren Wünschen einschränken, während Markensoftware nur selten umfangreiche Anpassungen durch den Benutzer zulässt.
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Fazit
Jetzt, da Sie wissen, wo Wärmebildkameras eingesetzt werden, was den Nutzen von Wärmebildkameras ausmacht und was Sie mit Wärmebildkameras machen können, ist es an der Zeit, diese Technologie für Ihr Unternehmen nutzbar zu machen. Ganz gleich, ob Sie ein sensibles Sicherheitssystem benötigen oder Ihre Überwachung und Fehlererkennung in der Industrie verbessern möchten, Sie werden die Vorteile des Einsatzes von Wärmedetektoren in jedem Fall genießen. Wenden Sie sich an die Experten von https://aduk.de, um maßgeschneiderte Software für den Betrieb Ihrer Wärmebildgeräte zu erhalten. Ihre Fachleute sind erfahren in der Softwareentwicklung, die auf die individuellen Bedürfnisse und Umgebungen von Unternehmen ausgerichtet ist, und stellen so sicher, dass Sie das Beste aus Ihrem Wärmebildsystem herausholen.
