So testet THDE: Infrarot-Technik richtig und sinnvoll eingesetzt

Einfach mal eben so eine teure Infrarotkamera auspacken und loslegen? Wer glaubt, dass all dies so einfach wäre, liegt leider grundfalsch. Hinter jeder Messung stecken eine ganze Menge Grundlagen, die wir hier transparent mit unseren Lesern teilen wollen...

In unserem Grundlagenartikel Praxis Infrarot-Messtechnik: So misst man richtig und vermeidet Messfehler haben wir bereits vor reichlich einem Jahr die theoretischen Grundlagen und einige Hintergründe zum richtigen Umgang mit der Infrarottechnik vermittelt, ohne jedoch detaillierter auf den konkreten Einsatz bei unseren Messungen einzugehen.

Wir finden aber, dass es durchaus notwenig ist, den Unterschied zwischen methodischer und vorgeplanter Arbeit und dem einfachen "Draufhalten" zu erklären. Denn nur allzu oft werden Ergebnisse von Infrarot-Messungen als unumstößliche Fakten verkauft, die mit der Realität dann leider nichts mehr zu tun haben. Dabei ist es egal, ob man Grafikkarten, Prozessoren, Mainboards oder ganze Geräte wie beispielsweise Notebooks misst - die Grundlagen sind stets die selben.

Upgrade auf die höher auflösendere Optris PI640Upgrade auf die höher auflösendere Optris PI640

Am Ende kann man nämlich ohne die Kenntnis der wichtigstens theoretischen Grundlagen alles Mögliche messen - nur eben nicht das, was man wirklich benötigt und eigentlich messen will. Deshalb wollen wir nach der Vorstellung unserer Technik auf den folgenden Seiten auch schildern, was so alles schief gehen kann und worauf man als Leser beim Einordnen von Infrarot-Messergebnissen aus unterschiedlichen Quellen stets achten sollte, wenn es um Vertrauen und Plausibilität geht.

Optris PI 640 - VGA EchtzeitkameraOptris PI 640 - VGA Echtzeitkamera

Wir begründen übrigens später auch noch, warum wir auf den Einsatz von bequemen "Handhelds" verzichtet haben und stattdessen eine Kamera nutzen, die stationär befestigt wurde und die sich mit echten und hochwertigen Wechselobjektiven den jeweiligen Messaufbauten (Entfernung, zu erfassende Fläche) optimal anpassen lässt. Allerdings erfordert diese Art des Einsatzes auch einen erhöhten Arbeits- und Zeitaufwand beim exakten Einrichten und Kalibrieren. Nur kommt dieser auch den Lesern zugute - und genau darum geht es ja letztendlich.

Doch bevor wir auf unsere konkreten Messmethoden und -aufbauten eingehen, wollen wir zunächst unsere IR-Kamera Optris PI640 kurz vorstellen, die in dieser Form (völlig zu Unrecht) weniger bekannt sein dürfte, obwohl man bei richtiger Handhabung wirklich verlässliche Messungen durchführen kann.

Rein preislich gesehen ist sie nämlich gegenüber bestimmten Handhelds sogar eine günstigere Alternative mit deutlich mehr Möglichkeiten und einer am Ende auch höheren Genauigkeit, auch wenn sie meist fest installiert im Industriesektor zu Hause ist. Das nachfolgende Video veranschaulicht recht gut die mögliche Flexibilität beim Einsatz:

Optris® PI640 Short Overview

Allerdings verbergen sich hinter solchen Geräten nicht nur umfangreiche Entwicklungs- und Produktionsprozuesse, sondern auch eine aufwändige Kalibrierung und Wartung. Ohne die regelmäßige Kalibrierung nützt nämlich auch die tollste Technik nichts, denn Verstellen und Altern kann vieles über die Zeit der täglichen Anwendung. Außerdem sollte natürlich auch alles auf dem technischen Höchtstand sein, so dass immer neue Geräte entwickelt werden müssen. Damit begründet sich dann auch unser Wechsel von der vormals verwendeten Optris PI450 auf die Optris PI640, die uns noch mehr Möglichkeiten an die Hand gibt.

Exemplarisch haben wir für den interessierten Leser auch noch einige Fotos aus Optris' Entwicklung, Produktion und Service gemacht, bitten aber um Verständnis, dass wir bestimmte betriebsinterne und geheime Inhalte nicht veröffentlichen können, so interessant sie auch sein mögen.

Leiterplatten-DesignLeiterplatten-DesignLeiterplattenbestückung (Signaleinheit)Leiterplattenbestückung (Signaleinheit)

JustierungJustierungHochtemperaturkalibrierungHochtemperaturkalibrierung

Noch einmal kurz die technischen Daten im Überblick, bevor wir genauer auf unsere Messungen eingehen werden:

Technische Daten der IR-Kamera Optris PI 640
Detektor:FPA, ungekühlt (17 μm x 17 μm)
Optische Auflösung:640 x 480 Pixel
Spektralbereich:7,5 bis 13 µm
Temperaturbereiche:
-20°C bis 100°C
0°C bis 250°C
150°C bis 900°C
Bildwiederholungsfrequenz:32 Hz
Optiken (FOV):33° x 25° FOV / f = 18,7 mm oder
15° x 11° FOV / f = 41,5 mm oder
60° x 45° FOV / f = 10,5 mm oder
90° x 66° FOV / f = 7,3 mm
Thermische Empfindlichkeit (NETD):75 mK
Systemgenauigkeit:± 2 °C oder ± 2 %
Schittstellen:
PC-Schnittstelle USB 2.0
Prozess-Schnittstelle (PIF):
0 bis 10 Volt Eingang, digitaler Eingang, 0 bis 10 Volt Ausgang
Gehäuse
(Größe / Schutzklasse / Gewicht):
4,6 x 5,6 x 9,0 cm
IP 67 (NEMA 4)
320 g inkl. Objektiv
Schock / Vibration:25G, IEC 68-2-29 / 2G, IEC 68-2-6
Lieferumfang:

USB-Kamera mit 1 Objektiv
USB-Kabel (1 m)
Tischstativ
PIF-Kabel mit Anschlussklemmleiste (1 m)
Softwarepaket optris PI Connect
Robuster Outdoor-Transportkoffer (IP67)

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14 Kommentare
    Dein Kommentar
  • vielen Dank, sehr aufschlußreich :D
    0
  • Ich habe alles probiert - iPhone-Vorsatzgeräte, kleine Handhelds, China Export... vergesst es. Kommt nur Grütze raus. Das iPhone-Dingens von Flir taugt wenigstens noch zum Suchen von Katzen im Garten, wenn es draußen kalt ist und dem Checken der Fenster. Messen kann man damit nicht, nur gaaanz grob schätzen. Schade um jeden Euro. :D
    0
  • @Igor toller Artikel. Leider es andere größere deutsche Seiten ja noch nicht einmal gebacken, die Leistung von GPUs und nicht die des ganzen Systems anzugeben.

    OT:
    Wie genau sind denn die Temperaturfühler z.B. vom Aquaero, wenn man sie an den VRMs vom Mainboard oder der Grafikkarte befestigt? Ich komme bei der 980 TI mit EK:WB auf knappe 60 Grad.
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  • Solche Sensoren funktionieren durchaus, wenn der Kontakt gut und die Fläche groß genug ist.
    Man bekommt meist leicht zu niedrige Werte, aber das ist so im Toleranbereich um die 5 Prozent.

    Infrarot-Technik kann man zum Bespaßen oder zum Messen nehmen - je nach eigenem Anspruch und den Möglichkeiten des Equipments. Aber es ist egal, ob man nun preiswertes oder teures Equipment nutzt, denn wenn die Basics nicht stimmen, sollte man es besser gleich lassen. Ein geübter Anwender kann mit einem 150-Euro-IR-Thermometer durchaus sinnvollere Ergebnisse erzielen, als einer mit dem IR-Kamera-Mercedes und mangelnden Kenntnissen. Out-of-the-box geht immer schief, nur muss sich das erst mal rumsprechen. :D

    Quote:
    @Igor toller Artikel. Leider es andere größere deutsche Seiten ja noch nicht einmal gebacken, die Leistung von GPUs und nicht die des ganzen Systems anzugeben.


    Man muss messen und nicht schätzen. Es ist immer auch eine Frage der Achtung gegenüber den Lesern, ob man sich "in sein Schicksal ergibt" und z.B. die Steckdose präferenziert, weil man Investitionen scheut (und da geht es nicht nur um Geld, sondern vor allem um Zeit) oder ob man gewillt ist, beides zu investieren, um den Lesern auch etwas Exaktes und Belastbares zurückzugeben. Steckdose geht schon als Behelf, das kann man ja auch relativ professionell aufziehen, nur selbst diese Mühe sieht man selten.

    Ich habe über die Jahre, bis wirklich alles so lief, wie es muss, viel Lehrgeld gezahlt und vor allem sehr viel Zeit investiert und dabei ordentlich Prügel kassiert. Leser und Kollegen können nämlich auch extrem schadenfroh sein. Aber: man kann locker zu seinen Fehlern stehen und daraus lernen.
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  • 7962 said:
    und dabei ordentlich Prügel kassiert. Leser und Kollegen können nämlich auch extrem schadenfroh sein. Aber: man kann locker zu seinen Fehlern stehen und daraus lernen.


    Wo hast du denn auf den Deckel bekommen?

    Was du leistest ist absolut überdurchschnittlich, davon können sich die anderen eine dicke Scheibe von abschneiden. Du hast ja vor ein paar Jahren im selben Umfang getestet wie der Rest, du hast das nicht in die Wiege gelegt bekommen. Du hast dir den Allerwertesten aufgerissen, dein Wissen erweitert, Messequipment aufgetrieben und damit die Messlatte sehr hoch gelegt. Die ganzen Anderen machen gar nichts und gehen auf Verbesserungsvorschläge in diese Richtung überhaupt nicht ein. Es sind immer die selben Ausreden: Keine Zeit, kein Geld. Nein, die wollen einfach nicht. Und da fühle ich mich als Konsument von diesen selbsternannt hochkarätigen Medien ziemlich verhöhnt.

    Mich nervt das allgemein an der Branche extrem, denn ohne diese aufwändigen Messungen kann ein absolut falsches Fazit entstehen. Wenn du nicht wärst, würde man munter Karten wie die Inno3D GTX 980 Ti iChill empfehlen, obwohl die Wandler sich ziemlich an der thermischen Kotzgrenze befinden. Oder eine Asus GTX 750 Ti, die die PCIe-Specs mit ihren Spikes jenseits der 75W verletzt. In Anbetracht der Tatsache, dass viele noch den Takt hochschrauben und die Lüfter sogar langsamer drehen lassen, ist das besonders gefährlich.

    Für mich ist der branchenübliche Usus in gewisser Hinsicht (natürlich nicht immer) nur kostenlose Werbung für die Hersteller. Das Ergebnis wird oft unfreiwillig geschönt.
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  • Erstmal vorweg, ein sehr schöner und interessanter Artikel.

    Ich hätte allerdings eine Frage zu dem Speziallack und der Auftragung. Ich gehe mal davon aus das das Messobjekt nicht großflächig mit diesem überzogen wird. Daraus folgt, dass der Emissionsgrad der restlichen Platine bekannt ist oder? Ansonsten sollte es ja vorallem da Abweichungen geben, zumindest laut Artikel, da hier der unbekannte Emissionsgrad für einen falschen Wert sorgen würde.
    0
  • Die Stellen, die gemessen werden, sind alle vorher von mir lackiert worden, das mache ich generell. Fast alle Grafikkarten sind zudem beispielsweise auf der Leiterbahnseite finalisiert, so dass auch hier erst einmal plausible Werte vorliegen. Trotzdem wird mit Lack drauf nochmal nachgemessen, sicher ist sicher ;)
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  • Wenn das kein Wink mit dem Zaunpfahl ist... Bester Mann unser Igor, danke

    Ich hätte mal einen Auftrag für deine cam teste doch mal in einem “geschlossenen“ Case wie sich bei einem low budget / Mittelklasse Z Mainboard bei OC einer ivy, skylake cpu die wenigen phasen bze Spannungswandlern erwärmen, wenn ein topblower oder tower kühler montiert sind. Ich habe mir da mal sehr heftig die Finger dran verbrannt.
    Danke für alle deinen genialen Artikel. Hut ab
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  • Existiert da ein bestimmtes Raster für Leiterbahnseite oder wird erstmal nur an einem bestimmten Punkt gemessen? Damit möchte ich Fragen ob die Prüfung der Tropokalisierung und damit die Prüfung des angenommenen Emissionsgrades von der Leiterbahnseite über eine Einfach- oder Mehrfachbestimmung erfolgt? Ich bedanke mich schonmal für die Geduld mit mir. ^^
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  • Der Aufwand ist ja echt der Wahnsinn. Ich geh mal davon aus, dass sonst fast überall die Werte die z.B. GPU-Z ausspuckt angegeben werden und das wars.
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  • @Chemidemi:
    Als Erstes erfolgt eine Analyse das Schaltungslayouts, damit man die möglichen Hotspots schon mal weiß, was natürlich gewisse Grundkenntnisse der Elektronik im Allgemeinen und von Grafikkarten bzw. Mainboards im Besonderern voraussetzt. Da die Leiterbahnen alle ab Werk bereits irgendwie mit irgendetwas lackiert sind, lässt es sich gut herausfinden, wie hoch der aktuelle Emissiongrad ist, wenn man zunächst zunächst an voraussichtlich kühleren und vermeintlich heißeren Stellen den Messlack aufträgt und Vergleichsmessungen macht. Das geht sogar in Superprojektion mit Vorher-Nachher-Anylse.

    Als Zweites lasse ich die Karte einmal hochlaufen und checke mit dem temporär ermittelten Annäherungswert die kritischen Stellen. Und zwar rein optisch, denn die Werte sind trotzdem noch zu ungenau. Dabei spielt einem ja die Wärmedurchdringung/-verteilung in die Hände, so dass die Hotspots mit verstreichender Zeit immer größer werden.

    Zu guter Letzt werden genau diese Bereiche noch einmal lackiert, bei ganz kniffligen Dingen habe ich dann sogar einen Airbrush zur Hand. Und erst dann wird final gemessen. Die Kamera befindet sich immer im Messraum und ist somit gut temperiert.

    Ich weiß, dass es Krümelkackerei ist, weil sich die Werte zwischen der Vorabmessung mit dem angenäherten Emissiongrad und der finalen mit dem Lack nur maximal um 2-3K unterscheiden, falls überhaupt, aber für eine objektive Beurteilung eines Produktes reicht mir der Zwischenwert dann eben doch nicht. Es wäre einfach nur unfair.

    Quote:
    Wo hast du denn auf den Deckel bekommen?

    Es war z.B. mal bei der Leistungsaufnahme, wo es gilt, so viele variable Faktoren wie möglich auszuschließen. Bei der Fury X haben viele (zu Recht) kritisiert, dass wir nur einen (viel zu unterfordernden) Benchmark genommen hätten. Den hatte ich allerdings deshalb immer auf dem Menü, weil er keinen der Hersteller bis dahin bevorzugt hatte und zudem auch bei kleinen Karten noch brauchbare FPS rausgelassen hat. Bei Launches mache ich mir mittlerweile den Aufwand, und messe den Gaming Loop mit bis zu 8 verschiedenen Spielen. Dass die Fury X so eine FHD-Schwäche hat, wusste ich nicht, denn die Gaming-Benchmarks hat damals Chris gemacht. Und zwar erst Tage nach meinen Messungen, da ich die Karte nur für einen Tag hier hatte. Mein Fehler lag vor allem darin, vorab keinen Plausibilitätstest gemacht zu haben. Manchmal rächt es sich eben, Zeit sparen zu wollen.

    Ansonsten messe ich den Gaming-Loop nun "repräsentativ" mit Metro LL in UHD beim High-End und in FHD bei den Fußhupen, die die 4K nicht mal ansatzweise packen. Dabei verwende ich eine lange Messung über eine Minute mit verschiedenen Lasten, also einen ordentlichen Ablauf, und nicht so wie andere eine extrem fordernde Stelle, an der man dann wie festgenagelt stehen bleibt, um lediglich eine kurze Momentmessung des Worst Case zu erfassen. Das ist albern und zudem nichtssagend, weil im Durchschnitt nicht repräsentativ. Für die Spitzenwerte gibt es immer noch Furmark, dessen Binary ich so gepatcht habe, dass sie von Treibern als Furmark-App nicht mehr erkannt wird. ;)
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  • Ich würde es nicht alls Krümelkackerei bezeichnen sondern als ordentliche Versuchsplanung unter Beachtung möglicher Fehler. Solche Messdaten sind viel Wert und alleine die Versuchsplanung dürfte sehr viel Zeit in anspruch genommen haben. Vielen Dank für die ausführliche Antwort und mach bitte weiter so. :)
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  • @FormatC: Danke für den ausführlichen Test. Kannst du Aussagen darüber treffen, inwiefern die Kamera "langzeitstabile" Messwerte liefert? Da es sich um einen ungekühlten Chip handelt, ist zumindest bei längeren Messungen eine Erwämung des Chips und damit einhergehend eine Veränderung der Messwerte naheliegend.
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  • Die Kamera nutzt alle paar Sekunden (Interval kann man festlegen) ein Kalibrierungs-Flag. Dadurch bleiben die Messwerte im Rahmen der üblichen Temperaturschwankungen durchaus langzeitstabil. Kühlung gibts nur für Stahlwerke & Co :)
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