Praxis Infrarot-Messtechnik: So misst man richtig und vermeidet Messfehler

Wie die Leser bemerkt haben werden messen wir seit geraumer Zeit mit einer hoch auflösenden Infrarotkamera und ergänzen so unsere Inhalte um interessante Details. Doch ist das, was so spielerisch leicht aussieht, wirklich auch so einfach zu handhaben?

Zugegeben: Solch eine Technik macht etwas her und Infrarotbilder sind in Reviews immer noch rar gesät. Aber - und das muss man ehrlich eingestehen - der Kostenfaktor spielt keine unerhebliche Rolle und ohne Unterstützung eines Partners aus der Industrie geht fast nie etwas. 

Doch was steckt eigentlich hinter dieser Technik und wie funktioniert das Ganze? Denn leider ist es ja nun nicht so, dass man so eine tolle, neue Infrarotkamera einfach schnell auf ein Objekt richtet und schon purzeln die exakten Ergebnisse nur so aus der Software heraus und direkt hinein in die Artikel.

Wie schon beim Grundlagenartikel Leistungsaufnahme, Netzteilkonflikte & andere Mythen, muss ich viele Dinge berücksichtigen, die ich auf den ersten Blick so gar nicht vermutet hätte. Das ist eine eine neue Herausforderung und der Redakteur als solcher setzt sich einmal mehr auf den eigenen Hosenboden und lernt dazu. Doch keine Angst - ich habe auch diesmal die Inhalte stark vereinfacht und damit versucht, einen Kompromiss zwischen Inhalt und Umfang zu finden.

Zufälle gibt's: Die Entdeckung des Unsichtbaren

Wir schreiben das Jahr 1800: Der Musiker und Astronom Wilhelm Herschel (1738-1822) schiebt argen Kohldampf und beschließt, sein aktuelles Experiment zu unterbrechen und erst einmal was essen zu gehen. Herschel ist ein guter Beobachter und man kennt auch heute noch seine Teleskope sowie seine wichtigen Entdeckungen auf dem Gebiet der Astronomie. Doch was hat das alles mit der Infrarotmesstechnik von heute  zu tun?

Herschel testet an diesem sonnigen Vormittag etwas ganz Besonderes. Er lässt Licht durch ein Prisma scheinen und zaubert sich so eine Art Regenbogen auf den Arbeitstisch. Das so in seine einzelnen Spektralbereiche zerlegte weiße Licht nutzt er, um in jeden der sichtbaren Farbabschnitte jeweils ein Thermomenter zu legen, das die unterschiedliche Intensität der Wärmestrahlung erfassen soll.

Doch Forschen macht bekanntlich hungrig und so stellt er vor dem Verlassen des Raums die Thermometer zurück in den Ständer, der sich zufällig gleich unterhalb des roten Bereiches befindet und geht erst einmal eilig zum Lunch.

Als er wiederkommt und rein zufällig einen Blick auf die Thermometer wirft, glaubt er seinen Augen nicht zu trauen: Er kann Werte ablesen, die deutlich höher liegen als das, was er eben noch im sichtbaren Spektrum gemessen hatte! Also musste außerhalb dieses Spektrums und unterhalb des roten Randbereiches noch irgend etwas sein, das man zwar nicht sehen, aber durchaus messen und fühlen kann: Der Infrarotbereich. Und so sind am Ende Ordnungsliebe, Hunger und gute Beobachtungsgabe dann auch der eher zufällige Auslöser für eine völlig neue Technik.

Doch was genau hat Herschel nun gesehen? Werfen wir einen kurzen Blick auf das nachfolgende Schema, dann sehen wir, dass sich sowohl unter- als auch oberhalb des sichtbaren Lichts noch weite Bereiche befinden, die sich lediglich durch Messungen erfassen lassen, weil unser Auge dafür schlichtweg ungeeignet ist. Heute interessiert uns allerdings nur der langwelligere Bereich unterhalb des roten Lichtes, der deshalb auch Infrarot-Bereich heißt. Die harte Strahlung bis hin in den Gamma-Bereich schieben wir gedanklich einfach mal beiseite.

Aha, Wärmestrahlung also. Man kann sie fühlen - indirekt oder direkt mit gelegentlichen Aua-Effekten - und natürlich auch messen. Normale Thermometer benötigen ja eigentlich einen direkten Kontakt, nur können wir ja nicht mal eben so Muttis Quecksilberthermometer in die Grafikkarte schieben. Deshalb spielt die berührungsfreie Messung immer dann eine Rolle, wenn der direkte Kontakt über Sensoren u.ä. nicht möglich oder zweckmäßig ist.

Womit wir wieder ganz elegant bei unserer Infrarotkamera angekommen wären. Doch stopp: Ganz so einfach ist es dann doch nicht. Immerhin handelt es sich ja nicht um eine herkömmliche Videokamera, sondern um ein wesentlich komplexeres Gebilde, auch wenn viele Grundprinzipien gleich sind. Daher will ich gleich noch einmal näher auf die Wirkungsweise und den Aufbau eingehen, weil man schnell merken wird, das die typischen End-User-Handlungsabläufe á la einschalten, draufhalten und glücklich sein so gar nicht funktionieren können.

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22 Kommentare
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  • SeeSite
    Klasse Artikel! Vielen Dank!
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  • FormatC
    Wer mit offenen Augen durchs Leben geht, wird natürlich bei dem Einsatz solch toller Technik schnell feststellen, dass manch angezeigter Wert einfach nicht plausibel ist. Dann wird man als neugieriger Mensch natürlich Fragen stellen und sich gebenenfalls auch weiterbilden (lassen). Mal abgesehen von Kontakten zu Platinenherstellern und erlangten Informationen über Fertigungsprozesse und verwendete Materialien, habe ich meine Schulkenntnisse, die ja nun mittlerweile unter einer fast 35 Jahre alten Staubdecke liegen, noch einmal auffrischen und um weitere Dinge ergänzen müssen. Dazu gehören Workshops und Weiterbildung genauso, wie mühsames austüfteln der jeweiligen Messmethode am konkreten Objekt (Grafikkartem CPU-Kühler, Mainboard, Gehäuseinnenleben).

    Es ist am Ende wie z.B. beim Einsatz teurer Oszilloskope: die Ergbenisse sind nur so gut, wie es die Voreinstellungen und der Testaufbau, sowie die eigentliche Methode hergeben. Es gibt mittlerweile viele Nachahmer, die sich einfach teure Technik kommen lassen und denken, damit wäre der Grad der Glückseligkeit sofort und ohne Zutun grandios erreicht. Vergeblich. Und kaum ein Leser sieht zudem den Aufwand hinter den Ergebnissen und man konsumiert alles vorurteilsfrei, so als wäre es gottgegeben. Oft genug ein ordentlicher Irrtum :)
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  • rroman
    Ich kenne leider einige Menschen, die glauben, dass teueres Equipment die automatisch zu Großmeistern macht. Ob es dafür einen guten Begriff gibt^^?
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  • Tesetilaro
    vielen Dank, sehr aufschlußreicch und eine gute referenz, wenn man mal wieder was erklären muß *g*
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  • FormatC
    Anonymous sagte:
    Ich kenne leider einige Menschen, die glauben, dass teueres Equipment die automatisch zu Großmeistern macht. Ob es dafür einen guten Begriff gibt^^?
    Groß-Meier? :D
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  • doofeOhren
    oh da werden die PC BILD Hardware Freunde aber Augen machen ^^ muhahaha
    Danke Igor für deinen Einsatz und den Willen es wissenschaftlich anzugehen und nicht bloß auf klick baiting Bilder ala "wir messen jetzt auch in IR-Spielereie" zu setzen,
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  • FormatC
    Nennen wir es Achtung vor der Materie, den Sponsoren und deren Technik, die ja erst einmal entwickelt und hergestellt werden musste und den Anspruch an sich selbst, auch nur dann etwas zu schreiben, wenn man es überhaupt verstanden hat. Das ist in Zeiten von Schüler- und Freelancer-Reviews fast schon zu viel, aber dann macht man es wenigstens für sich selbst.

    Ich sah unlängst auf einer Seite einen kompletten Abdruck aus der Standardsoftware eines großen IR-Herstellers, der mir deutlich gezeigt hat, dass der Reviewer noch nicht einmal die Plausibilität des eigenen Handelns hinterfragt hat. Es zeigt aber auch, dass es manchen Sponsoren Wurst ist, was für Schindluder mit deren Technik getrieben wird, solange nur die Reichweite und die Klicks stimmen. Das ist fast noch schlimmer.
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  • Derfnam
    Anonymous sagte:
    Ich kenne leider einige Menschen, die glauben, dass teueres Equipment die automatisch zu Großmeistern macht. Ob es dafür einen guten Begriff gibt^^?


    IT-Experte/in. Meist anzutreffen in Elfenbeintürmen und Wolkenkuckucksheimen, also Unis, sogenannten Fachzeitschriften und -magazinen sowie im Fernsehen.
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  • doofeOhren
    wie du schon schreibst, Praktikanten, Schüler und Studenten im 1. Semester Informatik ;)
    Die einfach ein "redaktionelles #+/$%//8. "Userreview" schreiben und dann allen Leuten irgendwelche Hardware empfehlen, ala GTX970 von Firma XYZ ist super, die bauen die besten Kühler und schön leise, (dabei liegen nicht mal alle heatpipes auf dem Die auf) und das bisschen gefiepe ist schon nicht schlimm. Brachiale Kühlleistung der 780TI wird bei 30cm läge garantiert;)....
    Oder das Gehäuse sieht super edel aus, hat eine ultra böse Front die dank der LED's richtig zur Geltung kommt. Ein muss für jeden Gamer. Damit bist du dann der Held, toppen kannst du das nur noch durch eine Gaming Maus & Tastatur Kombi für 200€." Das ist nunmal der anspruch für die Leser dort.Damit wird dort eine hohe Reichweite generiert.
    Aber jeder bekommt das er er verdient. meine Wahl ist Toms Hardware wenn es um fundiertes geht, Daher danke ich dir nochmal, wünsche alles Gute für das neue Jahr und natürlich ein schönes Weihnachtsfest.
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  • FormatC
    Die Weihnachts- und Neujahrsgrüße gebe ich gern zurück - natürlich auch an den Rest der Mitlesenden. Allen ein frohes Fest und stopft nicht so viel Fettes / Süßes in Euch rein. Das ist schlecht für den Emissionsgrad :D
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  • Headyman
    Ups, hoffentlich habe ich nicht wieder nur zu schnell gelesen, aber die Zahlen machen mich irgendwie kirre:

    Seite 2: Grafik 0,7-1,4 µm kann ich noch folgen :)
    Im Text Seite 2 steht aber: "... Wellenlängenbereich von 0,7 bis 14 ?m ..." müsste eher 1,4µm sein oder?

    Seite 4: steht jetzt das die Kamera "... 7,5 bis 13 µm ..." misst, an sich tolle Sache, passt aber wieder nicht zur Erläuterung auf Seite 2...

    Falls das Zahlendreher sind, einfach korrigieren und meinen Beitrag entfernen... :)
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  • FormatC
    Schön, endlich mal jemand, der aufmerksam mitgelesen hat. Kompliment. Aber: nicht der Text ist falsch, sondern die Grafik war es. Du bist also nicht kirre, sondern bei der Grafik wurden 1.4 und 14 verwechselt. Ich habe es eben korrigiert, das passt nun auch so. Auf Seite 2 steht der Bereich, der insgesamt verwendet werden kann, jedoch umfasst er ein sehr bereites Feld der gängigen Methoden. Die von uns genutzte IR-Kamera wiederum erfasst nur einen bestimmten Teil am unteren Rand dieses Spektrums. Ergo: man kann zwischen 0,7-14 µm messen, wobei aber unsere Kamera nur den Teilbereich von 7,5 bis 13 µm nutzt. Also Theorie und Praxis :)

    Danke für den Tipp!
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  • Tesetilaro
    narf, für fehlersuche bin ich hier eigentlich da :-p

    sowas merke ich aber auch nur wenn ich gezielt noch mal was nachlese.. kompliment auch von meiner site für den finder ;)
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  • FormatC
    Man nutzt die unterschiedlichen Frequenzbereiche z.B. für unterschiedliche Werkstoffe bzw. Temperaturbereiche. Eisen am Hochofen wird man anders messen müssen, als Kunststoffe oder Siliziumhalbzeuge.
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  • Headyman
    @Tesetilaro
    Jetzt haben wir den Salat, hab ja geschrieben er solls löschen :)

    Na ja, 2 Semester Optik haben doch paar Spuren hinterlassen ...
    Aber wie die Zeit vergeht, solche Kameras waren vor 20 Jahren astronomisch teuer...

    @FormatC
    Schon mal damit bei klarem Wetter den Sternenhimmel betrachtet?
    Mitte der Neunziger konnte ich mal ein paar selbstgebaute Restlichtverstärker und Infrarotkameras nachts ausprobieren, ich sag nur Hammer wenn man damit mal in die Milchstrasse "leuchtet" :), am besten im Januar da ists am Klarsten und die alten Röhren/Sensoren mochten ja Kälte...
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  • FormatC
    Dann haben wir ja noch zwei Wochen :D
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  • derGhostrider
    Es ist immer schön irgendwo zu lesen, WIE gemessen wird. Das ist wichtig!

    Ich kenne da leider auch eine Hardwareseite, die aus dem Nichts heraus ein Messverfahren aus dem Hut gezaubert hat, was m.E. gar nicht funktionieren kann, aber auch auf mehrfache Nachfrage keine Erklärung gibt, wie es denn überhaupt durchgeführt wird oder funktioniert.
    "Wir benutzen ein Oszilloskop!", ist keine Erklärung. Damit kann man auch Briefbögen beschweren oder sich auf das Gehäuse stellen, um an die Wachsmaler im oberen Regal zu gelangen. Dann benutzt man es zwar auch, es erklärt jedoch nicht, wie man an angebliche Messwerte in unglaublicher Präzision gelangt.

    Schön, dass hier etwas genauer erläutert wird, wie man die Messungen durchführt. Das bringt allen etwas. Vor allem eben auch THG: Glaubwürdigkeit.

    ==============

    P.S.: Kann mal irgendwer diesen dämlichen Tracker von "Distil Networks" von der Seite schmeißen?
    Ich habe mal alle Tracker deaktiviert, nun werde ich bei jedem 4. oder 5. Klick auf eine Captcha-Seite umgeleitet: "Suspicious behaviour detected..."

    Also User-Tracking zu implementieren ist ja eine Sache, aber die User damit derartig zu verärgern, die nicht getrackt werden wollen, indem die Seite unbenutzbar wird, das ist schon etwas dreist.
    Das wirkt wie: "Lass Dich tracken, oder wir wollen Dich hier nicht als Besucher."
    Wobei man "tracken" auch als "ausspionieren" auslegen könnte.
    Ich bin hier angemeldet und eingeloggt. Macht das gefälligst Serverseitig!
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  • Tesetilaro
    hi ghosti, ich leits mal weiter @tracking - große hoffnung will ich nicht machen...

    falls es dich geringfügig besänftigt - es ist schon besser geworden, ne zeitlang wurde ich von dem teil beim moderieren angezählt :p
    und jetzt wo es halbwegs funktioniert, nimmt es mir unmengen Arbeit bei der Moderation von Chinaspammern ab... vorher mußte ich
    bis zu 20 Chinaspammer am Tag wegballern - inzwischen sind es noch 1-2 pro Woche, wenn überhaupt ;)
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  • derGhostrider
    @Tese: Achja, die Werbe-China-Spammer... :-/
    Daran hatte ich gar nicht gedacht. Die melden sich ja auch wegwerf-accounts an und sind dann ebenfalls eingeloggt. :-(

    Was war es doch noch eine schöne Zeit im Netz, als es noch nicht zum weltweiten Breitensport verkommen ist.
    Bevor unter jedem zweiten Artikel wieder "Buy V!agra online!" steht, aktiviere ich lieber widerwillig den Tracker... :-/

    Alternativlösungen wären aber natürlich nicht schlecht! Vielleicht ist es ja möglich zu schauen: "User schon länger als 1 Jahr dabei und mehr als 10 Beiträge = kein China-Spammer"
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  • Derfnam
    Wurd das nicht am 14.3.2011 gestartet?
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