Wärmebildkameras sind Geräte, die Wärme sichtbar machen
Sie messen die Infrarotstrahlung, die von Objekten ausgesendet wird, und zeigen sie als Wärmebild an. So können wir sehen, was für das menschliche Auge unsichtbar ist.
Wärmebildkameras können für verschiedene Anwendungen verwendet werden, die eine Sichtbarkeit bei Dunkelheit oder durch Hindernisse erfordern oder die eine Temperaturmessung erfordern.
Zum Beispiel können sie in der Sicherheitstechnik, der Brandbekämpfung, der Medizin, der Industrie oder der Wildtierbeobachtung eingesetzt werden.
Aber wie wählt man eine Wärmebildkamera aus, die zu seinen Bedürfnissen passt? Welche Eigenschaften und Spezifikationen sollte man beachten? Wie funktioniert eine Wärmebildkamera und wie benutzt und pflegt man sie richtig? Und welche Beispiele für Wärmebildkameras gibt es auf dem Markt?
In diesem Blogpost werden wir Ihnen diese Fragen beantworten und Ihnen einen umfassenden Überblick über die Welt der Wärmebildkameras geben.
Wir werden Ihnen die Grundlagen der Infrarottechnologie erklären, Ihnen die Vorteile und Nachteile von Wärmebildkameras aufzeigen und Ihnen einige Tipps und Tricks für die Auswahl, Benutzung und Pflege von Wärmebildkameras geben. Wir werden Ihnen auch einige Beispiele für Wärmebildkameras zeigen, die für verschiedene Anwendungen und Budgets geeignet sind.
Wenn Sie also mehr über diese faszinierenden Geräte erfahren möchten, lesen Sie weiter und lernen Sie alles, was Sie über Wärmebildkameras wissen müssen.
Wärmebildkameras: Was sind sie und wie funktionieren sie?
Wärmebildkameras sind Geräte, die Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) messen und in sichtbare Bilder umwandeln. Sie werden oft für Anwendungen verwendet, die eine Sichtbarkeit bei Dunkelheit oder durch Hindernisse wie Rauch oder Nebel erfordern. Zum Beispiel können Wärmebildkameras in der Sicherheitstechnik, der Brandbekämpfung, der Medizin, der Industrie oder der Wildtierbeobachtung eingesetzt werden.
Was ist Infrarotstrahlung?
Infrarotstrahlung ist eine Form von elektromagnetischer Strahlung, die für das menschliche Auge unsichtbar ist. Sie liegt im Spektrum zwischen dem sichtbaren Licht und den Mikrowellen. Infrarotstrahlung hat eine Wellenlänge von etwa 700 Nanometern bis 1 Millimeter und eine Frequenz von etwa 430 Terahertz bis 300 Gigahertz.
Infrarotstrahlung wird von allen Objekten mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (minus 273 Grad Celsius) ausgesendet. Je wärmer ein Objekt ist, desto mehr Infrarotstrahlung sendet es aus. Die Intensität und die Wellenlänge der Infrarotstrahlung hängen von der Temperatur und der Oberflächeneigenschaft des Objekts ab.
Infrarotstrahlung kann durch verschiedene Medien wie Luft, Wasser oder Glas übertragen oder reflektiert werden. Sie kann aber auch durch einige Materialien absorbiert oder blockiert werden. Zum Beispiel kann Glas für sichtbares Licht transparent sein, aber für Infrarotstrahlung undurchlässig sein.
Was ist der Unterschied zwischen Infrarot und Wärmebild?
Infrarot und Wärmebild sind eng miteinander verbunden. Eine Wärmebildkamera wandelt die für das menschliche Auge unsichtbare Wärmestrahlung (Infrarotlicht) eines Objektes oder Körpers mit Hilfe von Spezialsensoren in elektrische Signale um. Diese Signale werden durch Computer leicht verarbeitet und in einem Bild dargestellt. Bilder, die von Infrarotkameras erzeugt werden, liegen zunächst als Intensitätsinformation vor. Wärmebildkameras stellen diese üblicherweise in Graustufen dar.
Ein Beispiel für den Einsatz von Infrarot ist die Überwachungskamera mit Infrarot-Nachtsicht. Diese leuchtet die Umgebung mit einem IR-Scheinwerfer aus. Menschliche Augen erkennen dieses Licht nicht, die Kamera generiert daraus ein Schwarzweiß-Bild. Im Gegensatz dazu eignen sich Wärmebildkameras sehr gut für die Lokalisierung von Lebewesen, da sie nur die unterschiedlichen Wärmebereiche auf einem Bildschirm anzeigen. Man kann auf den Aufnahmen jedoch keine Gesichter oder andere Details erkennen.
Wärmebildkameras werden vor allem für militärische Zwecke und von Jägern eingesetzt. Mit ihnen können z.B. in Wäldern Tiere oder Menschen sofort gefunden werden, da diese ihre körpereigene Wärmestrahlung haben. Obwohl Wärmebildkameras immer präziser werden, können Wind, Regen, Schnee oder Nebel zu Verzerrungen in den Temperaturinformationen sorgen.
Zusammenfassend kann man sagen, dass Infrarot und Wärmebild eng miteinander verbunden sind und beide Technologien ihre spezifischen Anwendungen haben. Infrarot-Nachtsicht eignet sich am besten für Überwachungskameras, während Wärmebildkameras sich sehr gut für die Lokalisierung von Lebewesen eignen.
Wie funktioniert eine Wärmebildkamera?
Eine Wärmebildkamera besteht aus drei Hauptkomponenten: einem Objektiv, einem Detektor und einem Display.
- Das Objektiv ist dafür verantwortlich, die Infrarotstrahlung von einer Szene einzufangen und auf den Detektor zu fokussieren. Das Objektiv muss aus einem Material bestehen, das für Infrarotstrahlung transparent ist, wie z.B. Germanium oder Zinkselenid.
- Der Detektor ist ein elektronischer Chip, der aus vielen kleinen Pixeln besteht. Jeder Pixel misst die Intensität der Infrarotstrahlung, die auf ihn trifft, und wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Der Detektor kann entweder gekühlt oder ungekühlt sein. Gekühlte Detektoren haben eine höhere Empfindlichkeit und Auflösung, sind aber auch teurer und wartungsintensiver als ungekühlte Detektoren.
- Das Display ist ein Bildschirm, der die elektrischen Signale vom Detektor in sichtbare Bilder umwandelt. Die Bilder werden oft in falschen Farben dargestellt, um die Temperaturunterschiede in der Szene hervorzuheben. Zum Beispiel kann eine wärmere Region rot und eine kältere Region blau angezeigt werden.
Was sind die Vorteile von Wärmebildkameras?
Wärmebildkameras haben mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Kameras oder dem menschlichen Auge:
- Sie können bei völliger Dunkelheit oder schlechten Lichtverhältnissen sehen, da sie nicht auf sichtbares Licht angewiesen sind.
- Sie können durch Hindernisse wie Rauch oder Nebel sehen, die sichtbares Licht blockieren oder streuen.
- Sie können Temperaturunterschiede in einer Szene erkennen und quantifizieren, was für viele Anwendungen nützlich sein kann.
Zum Beispiel können sie in der Sicherheitstechnik verwendet werden, um Eindringlinge oder verdächtige Objekte zu erkennen, die sich von ihrer Umgebung abheben. Sie können auch in der Brandbekämpfung verwendet werden, um Feuerherde oder Personen in Not zu lokalisieren. In der Medizin können Wärmebildkameras verwendet werden, um Entzündungen, Durchblutungsstörungen oder Fieber zu diagnostizieren. In der Industrie können sie verwendet werden, um Maschinen, Rohre oder elektrische Schaltungen auf Überhitzung oder Leckagen zu überprüfen. In der Wildtierbeobachtung können Wärmebildkameras verwendet werden, um Tiere in ihrem natürlichen Lebensraum zu erfassen oder zu zählen.
Was sind die Nachteile von Wärmebildkameras?
Wärmebildkameras haben auch einige Nachteile oder Einschränkungen:
- Sie können keine Farben erkennen, da sie nur Infrarotstrahlung messen.
- Sie können keine Details erkennen, die auf der Oberflächenbeschaffenheit oder dem Reflexionsvermögen eines Objekts basieren, da diese Faktoren die Infrarotstrahlung nicht beeinflussen.
- Sie können durch Glas oder andere Materialien gestört werden, die für Infrarotstrahlung reflektierend oder absorbierend sind.
- Sie können teuer und komplex sein, vor allem wenn sie gekühlte Detektoren verwenden.
Zum Beispiel können sie keine Farben wie Blau oder Grün unterscheiden, die für das menschliche Auge wichtig sind. Sie können auch keine Muster wie Streifen oder Punkte erkennen, die für die Identifizierung von Tieren oder Personen wichtig sein können. Sie können auch nicht durch Fenster oder Brillen sehen, die für das menschliche Auge kein Hindernis darstellen. Sie können auch mehrere tausend Euro kosten und eine regelmäßige Wartung erfordern.
Wie wählt man eine Wärmebildkamera aus?
Bei der Auswahl sollte man mehrere Faktoren berücksichtigen, wie z.B.:
Die Anwendung: Je nachdem, wofür man eine verwenden möchte, sollte man auf bestimmte Eigenschaften achten. Zum Beispiel sollte man für eine Sicherheitsanwendung eine hohe Auflösung und einen großen Sichtwinkel wählen, während man für eine medizinische Anwendung eine hohe Empfindlichkeit und Genauigkeit wählen sollte.
Das Budget: Wie bereits erwähnt, können Wärmebildkameras je nach ihrer Qualität und Leistung sehr unterschiedlich im Preis sein. Man sollte daher ein Budget festlegen und vergleichen, welche Wärmebildkameras das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.
Die Spezifikationen: Es gibt verschiedene technische Spezifikationen, die die Leistung einer Wärmebildkamera bestimmen. Dazu gehören z.B.:
- Die Wellenlänge: Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung, die eine Wärmebildkamera messen kann, wird in Mikrometern (µm) angegeben. Es gibt verschiedene Wellenlängenbereiche, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind. Zum Beispiel sind kurzwellige Infrarotstrahlung (SWIR) von 0,9 bis 1,7 µm und mittelwellige Infrarotstrahlung (MWIR) von 3 bis 5 µm für die Erkennung von Gasen oder Flammen geeignet, während langwellige Infrarotstrahlung (LWIR) von 8 bis 14 µm für die Erkennung von Temperaturunterschieden geeignet ist.
- Die Auflösung: Die Auflösung einer Wärmebildkamera wird in Pixeln angegeben. Sie bestimmt, wie viele Details man in einem Bild sehen kann. Je höher die Auflösung ist, desto schärfer ist das Bild. Zum Beispiel hat eine Wärmebildkamera mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln viermal mehr Pixel als eine Wärmebildkamera mit einer Auflösung von 320 x 240 Pixeln
- Die Empfindlichkeit: Die Empfindlichkeit einer Wärmebildkamera wird in Millikelvin (mK) angegeben. Sie bestimmt, wie gut eine Wärmebildkamera kleine Temperaturunterschiede erkennen kann. Je niedriger die Empfindlichkeit ist, desto besser ist die Bildqualität. Zum Beispiel hat eine Wärmebildkamera mit einer Empfindlichkeit von 50 mK eine bessere Empfindlichkeit als eine Wärmebildkamera mit einer Empfindlichkeit von 100 mK.
Wie benutzt man eine Wärmebildkamera?
Um sie optimal zu nutzen, sollte man einige Tipps und Tricks beachten, wie z.B.:
- Die Einstellungen: Je nach der Anwendung und der Umgebung sollte man die Einstellungen der Wärmebildkamera anpassen. Dazu gehören z.B. die Helligkeit, der Kontrast, die Farbpalette oder die Emissionsgrad-Einstellung. Die Emissionsgrad-Einstellung ist besonders wichtig, da sie die Fähigkeit eines Objekts angibt, Infrarotstrahlung auszusenden. Je höher der Emissionsgrad ist, desto genauer ist die Temperaturmessung. Zum Beispiel hat ein schwarzer Körper einen Emissionsgrad von 1, während ein Spiegel einen Emissionsgrad von 0 hat.
- Die Entfernung: Die Entfernung zwischen der Wärmebildkamera und dem Objekt beeinflusst die Bildqualität und die Temperaturmessung. Je weiter das Objekt entfernt ist, desto kleiner ist das Bildfeld und desto ungenauer ist die Temperaturmessung. Zum Beispiel kann eine Wärmebildkamera mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln ein Objekt mit einer Größe von 1 x 1 Meter aus einer Entfernung von 10 Metern erfassen, aber nicht aus einer Entfernung von 100 Metern.
- Die Umgebung: Die Umgebung kann die Infrarotstrahlung beeinflussen oder stören. Zum Beispiel können Sonnenlicht, Wind oder Regen die Infrarotstrahlung reflektieren oder absorbieren. Man sollte daher versuchen, eine klare Sicht auf das Objekt zu haben und keine reflektierenden oder absorbierenden Materialien in der Nähe zu haben.
Wie pflegt man eine Wärmebildkamera?
Um eine Wärmebildkamera zu pflegen und ihre Lebensdauer zu verlängern, sollte man einige Vorsichtsmaßnahmen treffen, wie z.B.:
- Die Reinigung: Man sollte die Wärmebildkamera regelmäßig mit einem weichen Tuch oder einem speziellen Reinigungsmittel reinigen. Man sollte dabei besonders auf das Objektiv achten, da es empfindlich für Staub oder Schmutz ist. Man sollte auch darauf achten, keine Flüssigkeiten in die Wärmebildkamera eindringen zu lassen.
- Die Lagerung: Man sollte die Wärmebildkamera an einem trockenen und kühlen Ort aufbewahren. Man sollte auch den Akku entfernen oder vollständig aufladen, wenn man die Wärmebildkamera längere Zeit nicht benutzt.
- Die Wartung: Man sollte die Wärmebildkamera regelmäßig überprüfen und kalibrieren lassen. Dies gilt vor allem für gekühlte Detektoren, die eine spezielle Kühlflüssigkeit benötigen. Man sollte auch eventuelle Schäden oder Fehlfunktionen sofort reparieren lassen.
Wärmebildkamera Vergleich
Es gibt verschiedene Arten und Modelle von Wärmebildkameras, die für verschiedene Anwendungen und Budgets geeignet sind. Hier sind einige Beispiele für Wärmebildkameras:
- Die Wärmebildkamera FLIR ONE Pro*: Dies ist eine kompakte und erschwingliche Wärmebildkamera, die an ein Smartphone angeschlossen werden kann. Sie hat eine Auflösung von 160 x 120 Pixeln, eine Empfindlichkeit von 70 mK und einen Wellenlängenbereich von 8 bis 14 µm. Sie kann für Heimwerker-, Hobby- oder Freizeitanwendungen verwendet werden.
- Die Seek Wärmebildkamera Thermal CompactPRO*: Dies ist eine ähnliche Wärmebildkamera wie die FLIR ONE Pro, die auch an ein Smartphone angeschlossen werden kann. Sie hat eine höhere Auflösung von 320 x 240 Pixeln, eine Empfindlichkeit von 40 mK und einen Wellenlängenbereich von 7,5 bis 14 µm. Sie kann für professionelle oder industrielle Anwendungen verwendet werden.
- Die FLIR E8*: Dies ist eine eigenständige Wärmebildkamera mit einem integrierten Display. Sie hat eine Auflösung von 320 x 240 Pixeln, eine Empfindlichkeit von 60 mK und einen Wellenlängenbereich von 7,5 bis 13 µm. Sie kann für Gebäude-, Elektro- oder Maschineninspektionen verwendet werden.
- Die FLIR T540: Dies ist eine hochwertige Wärmebildkamera mit einem drehbaren Display und einem Touchscreen. Sie hat eine Auflösung von 464 x 348 Pixeln, eine Empfindlichkeit von 30 mK und einen Wellenlängenbereich von 7,5 bis 14 µm. Sie kann für Forschungs-, Entwicklungs- oder Wissenschaftsanwendungen verwendet werden.
- Die Fluke Wärmebildkamera TiS55+* ist ein leistungsstarkes Werkzeug für die Inspektion und Fehlersuche. Mit einer Auflösung von 256 x 192 Pixeln und einem Messbereich von bis zu 550 °C können Sie Wärmebilder in hoher Qualität aufnehmen. Die Kamera enthält auch persönliche Assistenten, die es Ihnen ermöglichen, alle wichtigen Informationen zu den aufgenommenen Bildern hinzuzufügen, einschließlich Sprachnotizen mit einer maximalen Aufzeichnungsdauer von 60 Sekunden pro Wärmebild. So können Sie Ihre Inspektionen effizienter durchführen und Ihre Ergebnisse detailliert dokumentieren.
Fazit
Wärmebildkameras sind faszinierende Geräte, die Infrarotstrahlung messen und in sichtbare Bilder umwandeln. Sie haben viele Vorteile, aber auch einige Nachteile und Einschränkungen.
Sie können für verschiedene Anwendungen verwendet werden, je nach ihren Eigenschaften und Spezifikationen. Sie erfordern auch eine angemessene Pflege und Wartung.
Wenn man eine kaufen oder benutzen möchte, sollte man sich gut informieren und vergleichen, welche Wärmebildkamera am besten zu seinen Bedürfnissen passt.
Fragen und Antworten
- Eine Wärmebildkamera misst die Infrarotstrahlung, die von Objekten ausgesendet wird, und zeigt sie als Wärmebild an. Eine Nachtsichtkamera verstärkt das vorhandene sichtbare Licht oder das nahe Infrarotlicht, das von Objekten reflektiert wird, und zeigt es als grünes Bild an. Eine Wärmebildkamera kann bei völliger Dunkelheit oder durch Hindernisse wie Rauch oder Nebel sehen, während eine Nachtsichtkamera eine gewisse Lichtquelle benötigt und durch Hindernisse gestört werden kann.
- Die Akkulaufzeit einer Wärmebildkamera hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z.B. dem Modell, der Auflösung, der Bildrate, der Helligkeit oder der Umgebungstemperatur. Im Allgemeinen kann eine Wärmebildkamera zwischen 2 und 6 Stunden mit einer Akkuladung betrieben werden. Man sollte daher immer einen Ersatzakku oder eine Powerbank dabei haben, um die Laufzeit zu verlängern.
- Die maximale Reichweite einer Wärmebildkamera hängt von der Größe und der Temperatur des Objekts ab, das man sehen möchte, sowie von der Auflösung und der Brennweite der Wärmebildkamera. Je größer und wärmer das Objekt ist, desto weiter kann man es sehen. Je höher die Auflösung und die Brennweite sind, desto mehr Details kann man erkennen. Zum Beispiel kann man mit einer Wärmebildkamera mit einer Auflösung von 640 x 480 Pixeln und einer Brennweite von 35 mm ein Objekt mit einer Größe von 1 x 1 Meter aus einer Entfernung von etwa 500 Metern erfassen.
- Der Preis einer Wärmebildkamera variiert je nach ihrer Qualität und Leistung. Es gibt Wärmebildkameras für verschiedene Anwendungen und Budgets. Zum Beispiel kann eine einfache Wärmebildkamera, die an ein Smartphone angeschlossen werden kann, etwa 200 Euro kosten, während eine professionelle Wärmebildkamera mit einem gekühlten Detektor mehrere tausend Euro kosten kann. Man sollte daher vergleichen, welche Wärmebildkamera das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bietet.
- Die Genauigkeit einer Wärmebildkamera hängt von ihrer Empfindlichkeit und ihrer Emissionsgrad-Einstellung ab. Die Empfindlichkeit bestimmt, wie gut eine Wärmebildkamera kleine Temperaturunterschiede erkennen kann. Die Emissionsgrad-Einstellung bestimmt, wie gut eine Wärmebildkamera die tatsächliche Temperatur eines Objekts berechnen kann. Je niedriger die Empfindlichkeit ist, desto genauer ist die Bildqualität. Je höher der Emissionsgrad ist, desto genauer ist die Temperaturmessung. Zum Beispiel hat eine Wärmebildkamera mit einer Empfindlichkeit von 50 mK und einem Emissionsgrad von 1 eine hohe Genauigkeit.
Wärmebildkameras können für verschiedene Anwendungen verwendet werden, die eine Sichtbarkeit bei Dunkelheit oder durch Hindernisse erfordern oder die eine Temperaturmessung erfordern. Zum Beispiel können Wärmebildkameras in der Sicherheitstechnik verwendet werden, um Eindringlinge oder verdächtige Objekte zu erkennen. Sie können auch in der Brandbekämpfung verwendet werden, um Feuerherde oder Personen in Not zu lokalisieren.
- Man sollte die Wärmebildkamera regelmäßig mit einem weichen Tuch oder einem speziellen Reinigungsmittel reinigen. Man sollte dabei besonders auf das Objektiv achten, da es empfindlich für Staub oder Schmutz ist. Man sollte auch darauf achten, keine Flüssigkeiten in die Wärmebildkamera eindringen zu lassen.
- Man sollte die Wärmebildkamera an einem trockenen und kühlen Ort aufbewahren. Man sollte auch den Akku entfernen oder vollständig aufladen, wenn man die Wärmebildkamera längere Zeit nicht benutzt.
- Man sollte die Wärmebildkamera regelmäßig überprüfen und kalibrieren lassen. Dies gilt vor allem für gekühlte Detektoren, die eine spezielle Kühlflüssigkeit benötigen. Man sollte auch eventuelle Schäden oder Fehlfunktionen sofort reparieren lassen.
- Man sollte die Wärmebildkamera immer in einer Schutzhülle oder einem Koffer transportieren. Man sollte auch vermeiden, die Wärmebildkamera extremen Temperaturen, Feuchtigkeit, Stößen oder Vibrationen auszusetzen. Man sollte auch vermeiden, die Wärmebildkamera direktem Sonnenlicht oder starken Lichtquellen auszusetzen.
Der Preis für eine gute Wärmebildkamera kann variieren. In einem Test von 18 Wärmebildkameras lagen die Preise zwischen 250 und 1.500 Euro. Dies deckt eher den Einsteigerbereich ab. Es gibt auch Modelle, die nur zusammen mit einem Smartphone funktionieren und für Heimwerker und Privatanwender ausreichend sein können. Für den professionellen Einsatz auf der Baustelle oder in der Werkstatt können sich jedoch teurere Modelle schnell bezahlt machen.