Messumgebung

1. Umgebungstemperatur

Damit Ihre Wärmebildkamera die Temperatur der Messobjektoberfläche korrekt berechnen kann, sollten Sie neben der Einstellung des Emissionsgrades (ε) auch die Einstellung der reflektierten Temperatur (RTC) beachten. Bei vielen Messanwendungen entspricht die reflektierte Temperatur der Umgebungstemperatur. Diese können Sie z.B. mit einem Luftthermometer von Testo ermitteln.

2. Strahlung

Jedes Objekt mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt (0 Kelvin = -273,15°C) sendet infrarote Strahlung aus. Vor allem Objekte, die eine große Temperaturdifferenz zum Messobjekt aufweisen, können die Infrarot-Messung aufgrund ihrer eigenen Strahlung stören. Solche Störquellen sollten Sie, wenn möglich, vermeiden bzw. abschalten. Durch Abschirmen der Störquellen (z.B. mit einer Leinwand oder einem Karton), reduzieren Sie diesen negativen Einfluss auf die Messung. Lässt sich der Einfluss der Störquelle nicht beseitigen, entspricht die reflektierte Temperatur nicht der Umgebungstemperatur. Zur Messung der reflektierten Strahlung empfiehlt sich z.B. ein Globe-Thermometer oder ein Lambert-Strahler in Verbindung mit Ihrer Wärmebildkamera.

Besonderheiten bei der Außenthermografie

Die infrarote Strahlung, die vom klaren Himmel ausgeht, wird umgangssprachlich als „kalte Himmelsstrahlung“ bezeichnet. Bei einem klaren Himmel werden tagsüber „kalte Himmelsstrahlung“ (~ -50 ... -60 °C) und warme Sonneneinstrahlung (~ 5500 °C) reflektiert. Der Himmel überwiegt flächenmäßig die Sonne, so dass die reflektierte Temperatur bei der Außenthermografie sogar an einem sonnigen Tag meist unter 0 °C liegt. Aufgrund der Absorption der Sonnenstrahlung heizen sich Objekte in der Sonne auf. Dies beeinflusst die Oberflächentemperatur erheblich – teilweise auch noch Stunden nach der Sonneinstrahlung.

at-thg-Reflexion_bei_Messungen_im_Freien.jpg

In der Abbildung ist zu sehen, dass die Regenrinne auf dem Wärmebild kälter dargestellt wird, als die Hauswand. Beide haben jedoch annähernd die gleiche Temperatur. Das Bild muss also interpretiert werden. Wir nehmen an, die Oberfläche der Regenrinne ist verzinkt und hat einen sehr niedrigen Emissionsgrad (ε = 0,1). Nur 10% der von der Regenrinne ausgehenden langwelligen Infrarot-Strahlung ist also emittierte Eigenstrahlung und 90% ist reflektierte Umgebungsstrahlung. Bei klarem Himmel wird die „kalte Himmelsstrahlung“ (~ -50 ... -60 °C) an der Regenrinne reflektiert. Die Wärmebildkamera ist zur korrekten Messung der Hauswand auf ε = 0,95 und RTC = -55 °C eingestellt. Auf Grund des sehr niedrigen Emissionsgrades und der sehr starken Reflexion wird die Regenrinne auf dem Wärmebild zu kalt dargestellt. Um die Temperaturen beider Materialien auf dem Wärmebild korrekt anzuzeigen, können Sie den Emissionsgrad für bestimmte Bereiche nachträglich mit einer Analyse-Software (z.B. mit der Testo IRSoft) ändern.

► Tipp 1

  • Beachten Sie immer auch den Einfluss Ihrer persönlichen Infrarot-Strahlung.
  • Wechseln Sie Ihre Position während der Messung, um Reflexionen zu erkennen. Reflexionen wandern, thermische Auffälligkeiten des Messobjekts bleiben an der selben Stelle - auch bei Änderung des Blickwinkels.
  • Vermeiden Sie Messungen in der Nähe sehr heißer oder kalter Objekte, bzw. schirmen Sie diese ab.
  • Vermeiden Sie direkte Sonneneinstrahlung, auch einige Stunden vor der Messung. Messen Sie in den frühen Morgenstunden.
  • Messen Sie im Freien möglichst bei bewölktem Himmel.

3. Wetter

Bewölkung

Für Infrarot-Messungen im Freien bietet ein dicht bewölkter Himmel ideale Bedingungen, da er das Messobjekt vor Sonneneinstrahlung und „kalter Himmelsstrahlung“ abschirmt.

Niederschlag

Starker Niederschlag (Regen, Schnee) kann das Messergebnis verfälschen. Wasser, Eis und Schnee besitzen einen hohen Emissionsgrad und sind undurchlässig für Infrarot-Strahlung. Zudem kann die Messung nasser Objekte zu Messfehlern führen, da sich die Oberfläche des Messobjekts bei Verdunstung abkühlt.

Sonne

(vgl. 2. Strahlung)

► Tipp 2

  • Messen Sie bevorzugt bei dicht bewölktem Himmel.
  • Beachten Sie auch die Bewölkung einige Stunden vor der Messung.
  • Vermeiden Sie starken Niederschlag während der Messung.

4. Luft

Luftfeuchtigkeit

Die relative Luftfeuchtigkeit in der Messumgebung sollte niedrig genug sein, damit es nicht zur Kondensation in der Luft (Nebel), am Messobjekt, am Schutzglas oder der Linse der Wärmebildkamera kommt. Bei beschlagener Linse (bzw. Schutzglas) kann ein Teil der auf die Wärmebildkamera treffende Infrarot-Strahlung nicht empfangen werden, da die Strahlung nicht vollständig durch das Wasser auf der Linse hindurch gelangt.

Sehr dichter Nebel kann die Messung beeinflussen, denn die Wassertröpfchen in der Übertragungsstrecke lassen weniger Infrarot-Strahlung durch.

Luftströmungen

Wind bzw. der Luftzug im Raum kann die Temperaturmessung mit der Wärmebildkamera beeinflussen.

Durch den Wärmeaustausch (Konvektion) besitzt die Luft nahe der Oberfläche die gleiche Temperatur wie das Messobjekt. Bei Wind oder Luftzug wird diese Luftschicht „weggeweht“ und eine neue, nicht an die Temperatur des Messobjekts angepasste Luftschicht befindet sich an ihrer Stelle. Durch die Konvektion wird dem warmen Messobjekt Wärme entzogen bzw. dem kalten Messobjekt Wärme zugeführt, bis sich die Temperatur der Luft und der Messobjektoberfläche aneinander angeglichen haben. Dieser Effekt des Wärmeaustausches vergrößert sich mit der Temperaturdifferenz zwischen der Messobjektoberfläche und der Umgebungstemperatur.

Luftverunreinigungen

Einige Schwebestoffe wie z.B. Staub, Ruß, Rauch, sowie manche Dämpfe besitzen einen hohen Emissionsgrad und sind kaum transmissiv. Das heißt, sie können die Messung beeinträchtigen, da sie selbst Infrarot-Strahlung aussenden, die von der Wärmebildkamera empfangen wird. Zusätzlich kann die Infrarot-Strahlung des Messobjekts nur zum Teil bis zur Wärmebildkamera durchdringen, da sie von den Schwebestoffen gestreut und absorbiert wird.

► Tipp 3

  • Messen Sie nicht bei dichtem Nebel oder über Wasserdampf.
  • Messen Sie nicht bei Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Wärmebildkamera.
  • Vermeiden Sie, wenn möglich, Wind und andere Luftströmungen während der Messung. 
  • Beachten Sie die Geschwindigkeit und die Richtung von Luftströmungen während der Messung und berücksichtigen Sie diese Daten bei der Auswertung der Wärmebilder.
  • Messen Sie nicht bei stark verunreinigter Luft (z.B. bei frisch aufgewirbeltem Staub).
  • Messen Sie immer mit dem für Ihre Messanwendung kleinstmöglichen Messabstand, um den Einfluss eventueller Schwebestoffe in der Luft zu minimieren.

5. Licht

Licht oder Beleuchtung spielen bei der Messung mit einer Wärmebildkamera keine nennenswerte Rolle. Sie können auch im Dunkeln messen, da die Wärmebildkamera langwellige Infrarot-Strahlung misst.

Einige Lichtquellen senden jedoch selbst infrarote Wärmestrahlung aus und können so die Temperatur von Objekten in ihrer Umgebung beeinflussen. Daher sollten Sie z.B. nicht bei direkter Sonneneinstrahlung oder in der Nähe einer heißen Glühbirne messen. Kalte Lichtquellen, wie z.B. LEDs oder Neonleuchten, sind unkritisch, da sie den Großteil der eingesetzten Energie in sichtbares Licht und nicht in Infrarot-Strahlung umwandeln.