Fette Beute für Leckage-Jäger mit Wärmebildkameras

Temperatur in Abhängigkeit von der Objektgröße

Die Temperatur in Abhängigkeit von der Objektgröße zu bewerten, ergibt einen wichtigen Parameter, für den es jedoch keine klaren Test-Vorgaben gibt. So ist die Wahl des 95 %-Wertes als Kenngröße willkürlich. Zur Bestimmung des Einflusses der Objektgröße auf die Temperaturmessung blickte die Kamera senkrecht auf ein Testmuster hinter dem sich ein Schwarzkörperstrahler variabler Temperatur befand.

Die optische Achse von Kamera und Testmuster stimmen dabei überein. Über einen Schwenk-Neige-Tisch justierten die Tester die Kamera in Höhen- und Seitenlage (x- und y-Achse). Der Abstand (z-Achse) zum Testmuster blieb hingegen fest eingestellt. Bei den Testmustern handelte sich um neun Quadratblenden von 44,5 mm, 19,7 mm, 14,5 mm, 8,0 mm, 6,1 mm, 5,0 mm, 4,0 mm und 3,0 mm Kantenlängen sowie einem vollständig geschlossenem Muster.

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Zur Messung kamen Schwarzkörpertemperaturen von 10 °C und 50 °C zur Anwendungen. Über eine Messpunkt-Markierung in der Mitte des Bildes wurde die Temperatur in der Mitte der Quadratblende mittels des Schwenk-Neige-Tisches so eingestellt, dass sich jeweils die minimale (bei 10 °C Schwarzkörpertemperatur) bzw. die maximale (bei 50 °C Schwarzkörpertemperatur) Temperatur ergab.

Diese Justierung war insbesondere bei kleinen Quadratblenden erforderlich. Als Ergebnis ergibt sich die mittlere Temperatur in Abhängigkeit von der Größe der Quadratblende für hohe und niedrige Temperatur. Diese Kurven zeigen eine konstante Temperatur für große Quadratblenden. Werden die Öffnungen kleiner, so fällt die Temperatur bei hohen Szenentemperaturen und steigt bei niedrigen Szenentemperaturen. Bei geschlossener Blende stimmen die beiden Temperaturen überein, sie entsprechen dann der Umgebungstemperatur.

Je nach Umgebungstemperatur ergeben sich daher Änderungen in den beiden Kurvenformen. Dies wird durch Berechnung der Differenz zwischen den Messungen kompensiert. Zudem kalibrierten die Tester über eine gleichzeitig aufgenommene Kalibrierfunktion. Dadurch ergeben sich nun je nach Quadratblende Temperaturdifferenzen zwischen 0 K und 20 K. An die resultierenden Messwerte wird mit einem Fit-Programm eine geeignete Übergangsfunktion angepasst und anschließend normiert. Aus dieser normierten Kurve wird dann der 95 %-Wert als Kenngröße bestimmt. Dies entspricht der Größe, bei der die Messung um 1 K vom realen Wert abweicht.

Tabelle 6 fasst die Größen für 95 %-Temperaturgenauigkeit zusammen. Die Werte werden dabei bezogen auf das IFOV angegeben und sind somit direkt vergleichbar.

Fazit: Sowohl die obere als auch die untere Grenze werden von den Flir Systems-Kameras besetzt. Am besten schneidet die E30 und am schlechtesten die T440 ab. Da das Übersprechen zwischen den Detektorelementen in diesem Versuchsaufbau eigentlich der entscheidende Faktor ist, sollte sich hier die gleiche Anordnung der Kameras ergeben wie bei der LSF-Messung festgestellt. Dies ist eigentlich auch der Fall, nur die Flir E30 schneidet wesentlich besser ab als erwartet. Warum dies der Fall ist konnte bislang nicht ermittelt werden.

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