Bolometrische Temperaturmessung |
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Ein Bolometer ist ein Messsystem, bei dem die durch die elektromagnetische Strahlung hervorgerufene Wärmewirkung eine Änderung des elektrischen Widerstandes bewirkt und somit in ein messbares elektrisches Signal umgewandelt werden kann. In einem Flächenraster angeordnete kleinste Bolometer werden als Microbolometerarrays bezeichnet und finden als bildgebende Sensoren in der Infrarotthermografie Anwendung. Für kalibrierte Messaufgaben müssen diese Arrays mit einer genau bestimmten Temperatur betrieben werden. Die Gesetzmäßigkeiten für die Strahlung eines Schwarzen Körpers erlauben die Bestimmung seiner Temperatur, indem man die durch Strahlung auf die Bolometerzelle übertragene Wärmeenergie misst. Ist deren Absorptionsvermögen, Wärmekapazität und Anfangstemperatur genau bekannt, kann diese über die Temperaturänderung der Zelle in einem vorgegebenen Zeitintervall ermittelt werden. Bei gegebener Absorptionsfläche lässt sich daraus die eingestrahlte Intensität und damit die Energie pro Flächeneinheit bestimmen. |
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Einflussgrößen: |
Die Anwendung der Strahlungsformeln erlaubt anschließend die Berechnung der Temperatur des strahlenden Körpers. In der von uns verwendeten Infrarot-Kamera von FLIR wird dieses Prinzip mit einem Bolometer-Array von 140 x 140 Sensoren angewendet, um ein Thermografiebild zu erzeugen, dessen einzelne Bildpunkte die Temperaturen auf der Oberfläche des Objektes wiedergeben. |
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Nach den Gesetzen für einen Schwarzen Körper ist das Reflexionsvermögen eines Körpers umso geringer, je größer das Absorptionsvermögen ist.
Sowohl die emittierte als auch die reflektierte
Strahlung wird erfasst.
Beim Durchlaufen des Weges vom Objekt zum Bolometer wird ein Teil der vom Gegenstand kommenden Strahlung von der Luft absorbiert, außerdem trägt die Eigentemperatur der Luft selbst zu einem Strahlungsanteil bei. |
 Die vom Bolometer tatsächliche gemessene Strahlungsenergie setzt sich aus mehreren Komponenten zusammen |
| Bei einer Objekttemperatur von 20°C und einem Absorptionskoeffizienten von 0,8 stammen ca. 70% der gemessenen Energie vom Körper selbst und jeweils 15% aus der reflektierten Wärmestrahlung anderer Körper sowie der Luft. Je höher die Eigentemperatur des zu messenden Körpers und sein Absorptionskoeffizient sind, desto genauer stimmt die gemessene Temperatur mit der tatsächlichen überein. | |
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