Thermografen
Definition eines Thermografen:
Ein Thermograf ist ein Wärmebildgerät, das in der Lage ist mittels Infrarotoptik und einem Abtastmechanismus die vom Gebäude ausgehende Wärmestrahlung zu einem Infrarotdetektor zu leiten. Dieser Detektor nimmt die Wärmesignale auf und liefert ein Ausgangssignal welches eine Helligkeit- bzw. Farbsteuerung auf einem Bildschirm beispielsweise ermöglicht. Das Gerät ist also in der Lage, Temperaturunterschiede durch die von einem Objekt ausgehende Wärmestrahlung festzustellen und diese als farbiges Bild wiederzugeben. Dadurch lassen sich einzelne Thermogramme erstellen, die dann analysiert werden können.
Arten von Thermografen:
Es gibt 2 Arten von Thermografen: Geräte mit gekühlten oder mit ungekühlten Infrarotdetektoren.
Gekühlte Thermografen werden auf eine Arbeitstemperatur von
ca. 80 K = -193 °C in einem versiegelten Gehäuse gebracht. Durch das Kühlen ist die Empfindlichkeit für Wärmestrahlung stark erhöht. Allerdings haben diese Geräte wesentlich höhere Betriebs- und Anschaffungskosten und werden deshalb kaum für die Messung an Gebäuden verwendet.
Ungekühlte Thermografiekameras nutzen zum aufnehmen der Wärmestrahlung Detektoren, die bei Umgebungstemperatur arbeiten oder durch kleine Temperaturreglereinheiten nahe an Umgebungstemperatur stabilisiert werden. Alle modernen ungekühlten Systeme arbeiten nach dem Prinzip der Änderung von Widerstand, Spannung oder Stromstärke bei Aufheizung des Detektors durch die Infrarotstrahlung. Diese Änderungen werden gemessen und mit den Werten bei Betriebstemperatur verglichen. Hieraus werden die aufgenommene Strahlungsmenge und damit die Temperatur ermittelt.
Ungekühlte Infrarot-Sensoren werden bei einer bestimmten Betriebstemperatur durch thermoelektrischen Kühler stabilisiert, um das Signalrauschen zu verringern, aber sie werden nicht auf niedrige Temperaturen abgekühlt. Darum kommen solche Systeme ohne kostspielige, unhandliche Kühlvorrichtungen aus. Damit sind diese Thermografiesysteme deutlich kleiner und kostengünstiger als die gekühlten Systeme. Als Nachteil ist aber noch zu sagen, dass diese Systeme dazu neigen, ein im Vergleich zu gekühlten Systemen schlechteres Ergebnis zu liefern.
Die Empfängerzelle der Wärmestrahlung bei einem herkömmlichen ungekühlten Thermografen besteht aus einer nur wenige Mikrometer dicken, strahlungsempfindlichen Scheibe, welche durch zwei gebogene Kontakte über dem eigentlichen Empfänger gehalten wird. Die Scheiben bestehen aus einem Material mit einem stark temperaturabhängigen Widerstand. Die einfallende Infrarotstrahlung wird absorbiert und führt zu einer Temperaturänderung des Scheibchens, was wiederum zu einer Widerstandsänderung führt. Der dadurch gemessene Spannungsabfall wird als Messsignal ausgegeben.