Thermografie

Die Thermografiemesstechnik ist ein zerstörungsfreies, breit eingesetztes Messverfahren, welches von Bauuntersuchungen über industrielle Anwendungen bis in die Medizin seine Anwendung findet.

Die Bauthermografie eignet sich zur Erfassung und objektiven Bewertung der Gebäudehülle: vor einer Renovation, um die geeigneten Sanierungsmassnahmen abzuleiten, zur Ausführungs- und Qualitätskontrolle am Neubau oder nach einer erfolgten Renovation. Verdeckte thermische Schwachstellen oder Ausführungsmängel lassen sich zerstörungsfrei und eindeutig identifizieren und ihre Ursache bestimmen. Je nach Anforderung wird während der Messung ein Blower Door-System installiert, um die Luftwechselrate zu messen, damit Bauteile mit einem unzulässigen Luftwechsel eindeutig identifiziert und nachgewiesen werden können.

Die Elektro-Thermografie wird zur periodischen Instandhaltungskontrolle und zur Abnahme von Neuinstallationen der Nieder- und Hochspannungsanlagen eingesetzt. Die thermografischen Inspektionen werden an elektrischen Anlagen und Installationen in Gebäuden aber auch an Freiluftanlagen durchgeführt. Für eine Beurteilung ist darauf zu achten, dass die Untersuchungen in Perioden mit erhöhter Netzlast durchgeführt werden. Müssen elektrische Anlagen und Komponenten ohne erhöhte Netzlast untersucht werden, ist die Netzlast während der Untersuchungszeit mit geeigneten Verbrauchern zu erhöhen.

Defekte oder überlastete Bauteile zeigen sich stark erwärmt. Dabei können Temperaturen von bis über 300 °C entstehen. Im Wesentlichen werden mittels der Thermografie Zustandsinspektionen an Schaltern, Isolatoren, Transformatoren, Schaltschränken, Sicherungen, Umspannstationen und an Nieder- und Hochspannungsübertragungsleitungen durchgeführt.

Zur optimalen Dimensionierung und Platzierung von Elektronikbauteilen für ein ideales Leiterplattenlayout ist die Thermografie ein effektives Werkzeug.

In der Industrie werden thermografische Messverfahren zur Kontrolle von technischen Anlagen und zur Überwachung von Produktionsprozessen eingesetzt. Hierbei ist die thermische Kontrolle (kontinuierliche Temperaturüberwachung) von Produktionsanlagen und Anlagenkomponenten von hoher Bedeutung. Abweichungen, Störquellen und Fehler können mit der thermografischen überwachung frühzeitig erkannt, Stillstandzeiten und Produktionsausfälle reduziert oder sogar vermieden werden.

In der Automobilindustrie findet die Industrie-Thermografie ein breites Anwendungsfeld in der Materialforschung, der Komponentenentwicklung und dem Bauteildesign. Beispielsweise können Motoren, Auspuff- und Klimaanlagen, Sitzheizung und Autoreifen auf Effizienz geprüft werden. Ebenfalls werden Giessereien, Deponien, automatisierte Produktionsanlagen und Lackieranlagen mittels Thermografie überwacht.

Jeder Körper strahlt entsprechend seiner Temperatur Energie in Form von Lichtwellen im Infrarotbereich aus. Je höher die Temperatur eines Objektes ist, desto grösser ist die von ihm abgegebene Energie (Infrarotstrahlung). Bei jeder Anwendung für Bau oder Industrie sind die messtechnischen Rahmenbedingungen wie Emissionsfaktoren, Spiegelungen usw. zu berücksichtigen.

Die Thermografiegeräte arbeiten in Wellenlängenbereich von 2 – 14 µm. Je nach Messaufgabe werden unterschiedliche Thermografie-Messgeräte mit unterschiedlichem Wellenlängenbereich eingesetzt.

Infrarotkamerasysteme wandeln die Wärmestrahlung über einen Detektor in elektrische Signale um und errechnen aus diesen Informationen ein Wärmebild mit auswertbaren Temperaturangaben. Bei den erzeugten Wärmebildern wird jeder Temperatur eine bestimmte Farbe zugeordnet.

IR-Messgeräte und ‑systeme (Pyrometer, Zeilenkamera, Matrixkamera) werden aufgabenbezogen ausgewählt. Matrixkameras bzw. FPA-Kameras arbeiten mit Flächensensoren, die Temperaturen für jeden Bildpunkt liefern. Die Anzahl von Einzeldetektoren (Bildpunkte) ist ein wichtiges Qualitätskriterium für Thermografiekameras bzw. ‑aufnahmen. In der Thermografie hat sich die Temperaturerhöhung (Temperaturdifferenz, Übertemperatur, thermische Auffälligkeit) des Bauteils oder der Komponenten als Entscheidungskriterium durchgesetzt. Eine Möglichkeit zur Auswertung ist die Einteilung der Untersuchungsergebnisse in Fehlerklassen.

Je nach Anwendung werden unterschiedliche thermografische Messverfahren eingesetzt. Mittels spezifischer Verfahren können Materialschäden, z. B. mechanische Beanspruchung, thermische Belastung, Risse, Delaminationen, Anomalien, Abnutzungen, Materialdefekte und verborgene Defekte verschiedenartig erfasst und ausgewertet werden. Die bekanntesten Thermografieverfahren sind:

• Passive Thermografie (häufigste Anwendung)
• Impulsthermografie
• Optisch-Angeregte Lockin-Thermografie (OLT)
• Induktions-Lockin-Thermografie (ILT)
• Ultraschall-Lockin-Thermografie (ULT)
• Ultraschall-Burst-Phasen-Thermografie (UBP)
• Transienten Thermografie
• Thermoelastische Spannungsanalyse
• Vibro-Thermografie