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Was ist und wie funktioniert eine Wärmebildkamera?

Sehen ist Glauben, aber die dem menschlichen Auge innewohnenden Beschränkungen hindern uns daran, über einen engen Bereich des sichtbaren Lichts hinaus zu sehen. Infrarotenergie ist die elektromagnetische Strahlung, die von der Sonne sowie von allen Objekten und Lebewesen auf der Erde ausgesandt wird und die von Menschen nur mit einer Wärmebildkamera (TIC) wahrgenommen werden kann. Infrarotstrahlung liegt knapp außerhalb der Wellenlängen des sichtbaren Lichts bei ca. 750 nm (Nanometer) und gehört zu einer Reihe von längeren Frequenzen; zusammen mit Terahertz, Mikrowellen und Radiowellen. Wenn Sie einen CompactPRO an Ihr Handy anschließen und die App laden, können Sie Ihre spektrale Empfindlichkeit erhöhen und eine Welt entdecken, die Sie noch nie zuvor gesehen haben.

 

Wie funktioniert es?

Jede Thermografiekamera misst die Menge an Infrarotenergie, die von einem Objekt ausgestrahlt, übertragen und reflektiert wird. Durch die Verwendung winziger Vanadiumoxid-Sensoren, so genannter Mikrobolometer, können Wärmebildkameras wie die RevealPRO mobil arbeiten und sind nicht auf eine stationäre kryogene Kühlung angewiesen, um korrekt zu funktionieren. Die Kamera misst die Oberflächentemperatur der Wärme, die von einem Objekt ausgeht, und projiziert sie als Bild auf den Bildschirm, das als Thermogramm bezeichnet wird. Diese Funktion ermöglicht es zwar, kühle oder heiße Stellen unter einer Oberfläche zu erkennen, verleiht dem Benutzer aber nicht, wie oft fälschlicherweise angenommen wird, den Röntgenblick oder die Fähigkeit, buchstäblich durch eine Wand zu sehen. Schwarze Körper haben einen Basisemissionsgrad von 1 und bieten eine Vorlage, anhand derer andere Strahlungsgrade gemessen werden. Mit Hilfe eines Algorithmus werden dann mehrere Infrarotenergiequellen um das Objekt herum berechnet und zu einem Bild zusammengesetzt, das dann auf dem LCD-Bildschirm angezeigt wird.

 


Kameraobjektiv

Im Gegensatz zu ihren Cousins, den optischen Kameras, sind Wärmebildkameras nicht auf eine Fokussierungslinse aus Glas angewiesen, da diese das Infrarotlicht für lange Zeit blockiert. Bis vor kurzem waren IR-Kameras auf Linsen aus speziellen Materialien wie Germanium- oder Saphirkristallen angewiesen, die zerbrechlich und teuer in der Herstellung sind. Chalkogenidglas ist ein neueres und billigeres Material, das es ermöglicht, Wärmebildkameras zu geringeren Kosten auf den Markt und in die Hände der Kunden zu bringen. Das Material ist ideal für Linsen, da es die Übertragung eines breiten Spektrums elektromagnetischer Frequenzen durch die Oberfläche ermöglicht. Rechteckige Lichtwahrnehmungspixel im Brennpunkt des Objektivs, so genannte Focal Plane Arrays (FPAs), helfen beim Empfang und bei der Konzentration der Infrarotenergie auf das Mikrobolometer.

 

Töne

Die Bilder sind in der Regel monochromatisch oder zeigen ein falsches Farbschema, um Temperaturschwankungen wahrnehmbar zu machen. Die Kamera ordnet jedem einzelnen Pixel einer 76.800-Pixel-Anzeige eine Temperatur zu. Nach der Berechnung der Temperatur werden den Pixeln Farben zugewiesen, aus denen sich das Bild auf dem Bildschirm zusammensetzt. Dunkle Blau-, Violett- und Grüntöne werden in der Regel in der thermischen Farbgebung verwendet, um niedrigere Temperaturen darzustellen, während helle Farben (gelb, orange, rot) oft das Vorhandensein von Wärme anzeigen. Infrarotgeräte wie das RevealPRO oder das Shot Pro bieten eine Reihe von einzigartigen Filtern, die dem Benutzer Flexibilität und eine breitere Visualisierungsplattform für die Erkennung von Temperaturunterschieden bieten.

 


Unterschiede zwischen Nachtsichtgeräten (NVD)

Obwohl sowohl Nachtsichtgeräte als auch Wärmebildkameras häufig unter dem Oberbegriff "NVD" zusammengefasst werden, funktionieren sie auf sehr unterschiedliche Weise. Herkömmliche Nachtsichtgeräte verwenden eine Vakuumröhre (auch Bildverstärker genannt), die geringe Mengen an Umgebungslicht verstärkt, um unverwechselbare Bilder zu erzeugen und diese in verschiedenen Grüntönen darzustellen. Sie werden häufig von Militär und Strafverfolgungsbehörden eingesetzt und sind ein wertvolles Instrument für die Überwachung und die Identifizierung von Verdächtigen. Das Erzielen klarer Bilder hängt jedoch in hohem Maße vom Vorhandensein von Umgebungslicht ab. Der Blick durch ein Nachtsichtgerät in einem hellen, dunklen Raum wird nur wenig Klarheit bringen. Wärmebildkameras hingegen benötigen kein Licht und können sowohl durch völlige Dunkelheit als auch durch Rauch, Nebel und Daunen scannen. Obwohl NVDs "realistischere" und kontrolliertere Bilder liefern, werden sie außerhalb des militärischen Bereichs nur selten eingesetzt. Bei immer mehr Anwendungen nutzen Wärmebildkameras ihre farbenfrohen, dramatischen Kontraste, um entlegene Objekte und Figuren zu beleuchten und die Aufmerksamkeit auf eine Vielzahl von Umgebungen zu lenken.