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I N F R A R O T - S E R V I C E

Was ist Infrarot-Thermografie

Im Jahre 1800 entdeckte William Herschel bei optischen Experimenten das Vorhandensein einer unsichtbaren Wärmestrahlung. Er ließ Sonnenlicht durch ein Dispersionsprisma fallen und wies die Wärmestrahlung, die jenseits des sichtbaren roten Lichtspektrums liegt, mit einem Thermometer nach.

Die Infrarotthermografie ist ein zerstörungsfreies Prüf- und Messverfahren auf der Basis der für den Menschen unsichtbaren Infrarotstrahlung. Mit Hilfe der Thermografie lassen sich quantitative und/oder qualitative Aussagen über das zu begutachtende Objekt treffen.(qualitativ – Wärmeverteilung, quantitativ – Temperaturmessung)

Alle Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt, also die wärmer als -273,15°C ( 0 Kelvin ) sind, geben Infrarotstrahlung ab.

Die Infrarotstrahlung ist elektromagnetische Strahlung in einem bestimmten Wellenbereich. Alle Gegenstände strahlen Infrarotstrahlung ab, wobei die Abstrahlung mit steigender Temperatur zunimmt. Das Stefan-Bolzmann Gesetz definiert das Verhältnis von Temperatur und abgestrahlter Energie. Die abgestrahlte Energie ist proportional zur vierten Potenz der Temperatur. Bei einer Verdopplung der Temperatur in [K] versechtzehntfach sich die gesamte spezifische Abstrahlung.

Die Temperatur eines Körpers ist ein Maß für die Bewegungsenergie seiner Moleküle. Die Moleküle sind immer mehr oder weniger in Bewegung, da kein Körper die Temperatur des absoluten Nullpunktes erreichen kann. (-273,15°C)

Wobei sich mit steigender Temperatur die Moleküle immer schneller bewegen der Körper also immer mehr Wärmeenergie enthält.

Mit steigender Temperatur verschiebt sich das Strahlungsmaximum hin zu kürzeren Wellenlängen, bis zu den Wellenlängen des sichtbaren Lichts. Ab einer Temperatur von ca. 630°C wird diese Wärmestrahlung am langwelligen roten Ende des sichtbaren Lichts sichtbar.

Wir sehen den Körper tief rot glühen.

Das elektromagnetische Spektrum

Die Infrarot- oder Wärmestrahlung befindet sich jenseits des roten Bereichs des sichtbaren Lichts hin zu den längeren Wellenlängen.

Im Infrarotbereich unterscheidet man zwischen:

nahes Infrarot: 0,78 bis 3 µm

mittleres Infrarot: 3,0 bis 6,0 µm

fernes Infrarot: 6,0 bis 14 µm

extremes Infrarot: > 14 µm

Emission, Absorption, Reflexion, Transmission

Diese vier Eigenschaften eines Körpers zu kennen, wobei nicht alle gleich groß oder überhaupt vorhanden sein müssen, ist für das Erstellen und Auswerten von Thermogrammen (keine bunten Bilder) unerläßlich.

Nicht nur wenn es darum geht Temperaturen zu messen sondern auch in der Qualitativen Auswertung von Thermogrammen spielen z.B. die unterschiedlichen Emissionsgrade eine wichtige Rolle.

In einem Thermogramm bedeutet hell nicht immer WÄRMER und dunkel nicht zwangsläufig KÄLTER !!!

Hiermit ist nicht die reverse Darstellung der Farbskala gemeint !

Hier wird lediglich die von einem Objekt abgestrahlte Energie in Temperatur umgerechnet bzw. die Strahlungsintensitäten bildhaft dargestellt. Dies geschieht immer nur für den in der Kamera eingestellten Emissionsgrad. Wenn im Bildausschnitt also Objekte mit unterschiedlichen Emissionsgraden / Reflexionsgraden etc. vorhanden sind, läßt sich keine Aussage über die Temperaturen nur aufgrund des vorliegenden Thermogramms treffen ohne die Eigenschaften der im Bild vorhandenen Materialien zu kennen..

Ein Tageslichtfoto des betreffenden Ausschnitts sollte in jedem Fall vorhanden sein. Auch Angaben über die zum Zeitpunkt der Untersuchung herrschenden Klimaverhältnisse sowie über die auf das Objekt einfallende Hintergrundstrahlung ( Objekte die sich hinter / neben dem Thermografen befinden und ihre Wärmestrahlung in Richtung Objekt abgeben )

Emissionsgrad: Verhältnis zwischen der spezifischen Ausstrahlung eines Körpers und der eines schwarzen Strahlers. Er ist zahlenmäßig gleich dem Absorptionsgrad.

Absorptionsgrad: Verhältnis zwischen dem absorbierten und dem auftreffenden Strahlungsfluß.

Reflexionsgrad: Verhältnis zwischen dem zurückgestrahlten und dem auftreffenden Strahlungsfluß.

Transmissionsgrad: Verhältnis zwischen dem durchgelassenen und dem auftreffenden Strahlungsfluß.

Nimmt man die gesamt auftreffende Energie mit 1 an, dann liefern die Faktoren Absorptionsgrad, Reflexionsgrad und Transmissionsgrad die jeweiligen Anteile an absorbierter, reflektierter und durchgelassener Energie.

Der Mauszeiger über dem linken IR-Bild zeigt das zugehörige Tageslichtfoto

Hier sieht man die Tür zu einer Holztrockenkammer mit ca.80°C Innentemp. Im linken

IR-Bild stellt sich die obere Hälfte der Tür dunkler also vermeindlich kälter dar als die untere Hälfte. Im rechten IR-Bild stellt sich diese Erscheinung mit einer anderen Fabpalette noch deutlicher heraus.

Dieser Effekt wird aufgrund des hohen Reflexionsgrades der Türverkleidung hervorgerufen. Der vermeindlich kältere obere Teil der Tür reflektiert einen großen Teil der Wärmestrahlung des ca. -65°C "warmen" klaren Nachthimmels. Im unteren Teil reflektiert sich die während des Tages durch die Sonne aufgeheizte Betonfläche. Diese beiden Efekte überlagern sich mit der eigentlichen Wärmeabstrahlung der Tür.

Um eine dennoch brauchbare Temperaturmessung zu ermöglichen bedient man sich Materialien von welchem man den Emmisionsgrad kennt und bringt diese auf der Oberfläche an. Nun mißt man die Temperatur des aufgebracheten Materials mit dem bekannten Emmisionsgrad.

Zusammenhang zwischen:

gesamter-, reflektierter-, absorbierter- und transmittiereter Strahlung: