
Thermografie in der Theorie
und Praxis
(INTERNET: www.irPOD.net / e-MAIL: [email protected] ) © Bernd Schindel 2007
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Funktionsprinzip Thermo Tracer TH 51'Serie
Die Thermografiegeräte bestehen aus den folgenden Komponenten:
1. scannende Infrarot Kameraeinheit (Standardausführung)
2. lösbarer LCD-Farbmonitor (Standardausführung)
3. Farbmonitor (Standardausführung)
4. Langzeit Akku Paket mit Netz- und Ladeteil (Standardausführung)
5. PC-Bildverarbeitungssoftware mit on-line Kabel und Interface (Option)
Scannende Kameraeinheit
Die Kameraeinheit misst eine im infraroten Bereich ausgestrahlte Energie eines Messobjekts über eine
Optik in horizontaler und vertikaler Richtung. Durch ein Germaniumfenster, welches aufgrund seines
Transmissionsverhaltens Einflüsse von sichtbarem Licht, Wasserdampf, Gasbanden usw. weitestgehend
eliminiert, trifft die infrarote Strahlung auf zwei Schwingspiegel. Über diese Spiegel wird eine
zweidimensionale Abtastung erreicht, wobei einer horizontal und der andere vertikal abtastet. Ein
eingebautes Galvanometer sorgt für die variable optische Zoomfunktion in horizontaler und vertikaler
Richtung. Über eine Fokussierlinse, einem optischen Chopper und einer weiteren Linse wird die Strahlung
auf das Herzstück, einer infrarotempfindlichen MCT Detektorleiste (8 detector-element), geführt. Die
Fokussierlinse in Verbindung mit der entsprechenden Elektronik garantiert eine "Autofocus"-Funktion,
welche das Messobjekt in Abhängigkeit der Entfernung scharf und präzise sichtbar macht. Im offenen
Zustand lässt der optische Chopper die Strahlung durch, während im geschlossenen Zustand eine
Referenztemperatur von einer generierten Temperatur - über einen Halbleiter - und die Umgebungs-
temperatur gemessen wird, um diese entsprechend zu kompensieren. Bei dem Detektor handelt es sich
um einen photoempfindlichen Quantendetektor, dessen Empfindlichkeitsmaximum abhängig vom System
zwischen 3µm bis 5µm oder 8µm bis 13µm liegt. Zur Erhöhung der Detektivität werden die Detektoren
entweder mit einem thermoelektrisch über ein mehrstufiges Peltierelement (ca. 224°K = ca. -66°C bei 27°C
Umgebungstemperatur) bzw. einem "long-live" Stirling-cooler (-196°C) a/jointfilesconvert/282522/bgekühlt. Der Schärfebereich kann
bei allen Systemen ohne separate Optik von 20cm bis unendlich eingestellt werden. Durch die gegebene
Optik wird ein Weitwinkel erzielt, was je nach System eine unterschiedliche, jedoch gute geometrische
Auflösung bedeutet. Der Detektor wandelt die Strahlung in ein elektrisches Signal um, das in einem
Vorverstärker aufbereitet und in der Bildspeicherlogik weiterverarbeitet wird. Neben der analogen
Signalaufbereitung des Sensorsignals sind die Digitalisierung und die Weiterverarbeitung die wichtigsten
Funktionen des IR- Systems. Mikroprozessoren übernehmen sämtliche Aufgaben in dem Gerät, wobei die
CPU1 für die komplette Steuerung der Kombieinheit, für die Bedienung, des GP-IB Interface und den
compact Memory-Card-Drive zuständig ist. Für die gesamte Bildverarbeitung und Aufbereitung wird ein
schneller Prozessor verwendet. Über den Vorverstärker - in der Kombieinheit - und Kabel wird das Signal
zu einem Differenzverstärker geführt, welche die folgenden Operationen gewährleistet:
• Unterdrückung der Gleichtaktstörung
• Verstärkungseinstellung
• Änderung der Raumtemperatur korrigieren
• Emissionsfaktor korrigieren
• Einflüsse der Umgebung (Temperatur und Reflexionen) korrigieren
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