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Infrared measurement: facts, fake or only colourful hocus-pocus? The bitter truth behind many “thermal images” and the simple reasons

Nothing is better than even more pixels

If you consider how high (or rather low) the resolution of conventional infrared cameras actually is and how large the area to be monitored is, including many, often very tiny details (e.g. pins), then you will very quickly understand that many measurements cannot be accurate at all – even if you believe in good faith that they are. The colleague in the intro picture has succumbed to precisely this misconception, using an infrared attachment with a tiny, tiny bolometer.

Scanning thermal hotspots is all sorts of things, but not a robust and serious measurement (YouTube)

FLIR now offers quite inexpensive bolometers, which, however, with 80 x 60 pixels do not really offer a useful resolution, but are always installed when it has to be as cheap and small as possible (see picture above). In this case, as shown in the first slider, very extreme interpolation is required if a larger area is to be displayed. The transition points and missing pixels are simply extrapolated, leaving almost all details behind. That’s neither useful nor honest, but I’ll get to that in a minute. Exemplary for the extreme loss of information is e.g. on the left the hotspot at the shunt of the power supply. But if you take a closer look here, you’ll notice that something like this can no longer pass for a measurement.

But the manufacturers of the devices with the tiny bolometers are clever, because with such a “picture” you can not attract buyers and rip off. That’s why many of the providers use, in addition to a different, much more colorful color scale, especially the trick with the so-called superposition. Here, very often the image of a normal and cheap black and white camera with VGA resolution (640 x 480 pixels) is superimposed with the interpolated result of the small bolometer (80 x 60 pixels). Using simple algorithms, the image processor calculates the contours of the VGA image and blends both images. The following slider shows how suddenly a supposedly detailed image is created, which however is only based on 80 x 60 real measuring points, which are then all inaccurate in the result:

We see, it’s still the same nonsense, but it looks 1000 euros more expensive right away and is supposed to impress the customers. Much ado about nothing, but gladly used, unfortunately. Finally, the next slider shows us how accurately such a 480p bolometer can capture the data, because even the small solder points (metal) are congruent with the VGA graphics, which are not needed here at all!

Extreme measuring errors due to too low resolution

Unfortunately, with low-resolution cameras, you can’t get as close to the object you’re measuring as you’d like to in order to still capture certain details better. Here very hard physical limits are set by the respective optics. We use distances between 10 and 150 cm for our measurements, depending on the object to be measured, the level of detail and the lens. Even with cameras that only offer 320p resolution, you can still get reasonably accurate measurements as long as the optics and distance are right. The rectangle shows the captured area for which such a camera still calculates and outputs a useful average value.

At much smaller resolutions, however, it becomes critical. If you want to capture the entire board, you will unintentionally capture much colder areas (pins and lands with noticeably lower emissivity), so the average temperature output will always be significantly too low. Only the person measuring doesn’t even notice! The values obtained in this way are so inaccurate that it is no longer a measurement, but at most a kind of estimate.

In a direct comparison between a handheld with an image the size of a postage stamp and the high-resolution camera, a difference in measurement of up to 10 °C (and more) can easily result, despite the emissivity specification for VRMs, if you don’t have a really sure hand. I have described often enough how such an infrared camera works and how the built-in matrix reacts to thermal radiation. So we’ll save that part at this point.

On the next page, however, we will deal with general errors that can be seen again and again in measurements and that can lead to very inaccurate or unusable results. I wrote already about refraction, diffraction and other things and asked you also to remember this once.

 

Kommentar

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RedF

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4,663 Kommentare 2,552 Likes

Das IR-Kamera Messungen nicht ohne sind war mir bekannt. Jetzt weiß ich auch warum : ).

Danke für den Artikel.

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S
SpiritWolf448

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120 Kommentare 33 Likes

Toller und informativer Artikel, und das am frühen Morgen. Das ist doch mal eine schöne Art, in die Woche zu starten. :love:

Danke dafür, Igor. (y)

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D
Deridex

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2,213 Kommentare 846 Likes

Das ist eigentlich recht weit vom "bunten Hokuspokus" entfernt.

Nur gilt bei der Thermografie noch mehr die Grundregel beim Messen:

Man muss immer beachten was genau man eigentlich misst und welchen Einfluss die Messung selbst hat.

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ipat66

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1,357 Kommentare 1,355 Likes

Gutes Video !!
Schöne Zusammenfassung Deines letzten Exkurses über dieses Thema.
Die halbe Stunde ging rum wie im Flug.

Ich muss auch immer grinsen,wenn Smartphonebesitzer über ihre verbauten Objektive sprechen....

Witziges Shirt...:)

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Igor Wallossek

1

10,193 Kommentare 18,807 Likes

Und genau deshalb ist das, was die kleinen Wunderkisten beim falschen Adressaten suggerieren, wirklich nur Hokuspokus. Für Unterwegs, wenn man mal Hotspots an einer PV-Anlage suchen muss, ist so ein CAT mit FLIR-Wärmesucher faktisch unersetzlich. Aber messen kann man damit wirklich nichts. :D

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g
goch

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475 Kommentare 181 Likes

Ganz toller Artikel! Es ist immer schön, auch mal einen tieferen Einblick hinter die Test-Kulissen zu bekommen.

Vor allem aber, in einem aktuellen Artikel (kein Retro!) einmal wieder etwas von "VGA Auflösung (640 x 480 Pixel)" als hochauflösend zu lesen, ist doch mal eine schöne Erinnerung an unterschiedliche Perspektiven zum Wochenstart.

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Megaone

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1,746 Kommentare 1,645 Likes

Wie war der Filmtitel nochmal?

Denn sie wissen nicht, was sie tun! ;-)

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Mr. Self Destruct

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20 Kommentare 6 Likes

Vielleicht sollte man hier auch nochmal klarstellen, dass man keine Rückschlüsse von der Messung eines Bauteils auf die Temperatur eines anderen Bauteils machen darf. Beispiel Wärmebild eines heißeren CPU-Kühlers bedeutet nicht zwangsläufig eine heißere CPU
Siehe dazu auch das Video vom Gamers Nexus When Thermal Cameras Shouldn't Be Used (PS5, Xbox, CPU Coolers, & Cases)
Da spielen viele ebenso viele Faktoren und Missverständnisse mit rein.

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D
Deridex

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2,213 Kommentare 846 Likes

Btw: Mir wurde mal erklärt, dass man mindestens eine Fläche von 3x3px braucht um in der Mitte davon einen verwendbaren Wert zu bekommen.

@Mr. Self Destruct
Man muss halt wissen was man misst (Die Temperatur an der Oberfläche stellenweise auch lackiert usw.) und was nicht (Junction Temperatur usw.)

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v
vonXanten

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803 Kommentare 335 Likes

Sehr schöner Artikel!

Leider interessieren sich viele nicht einmal für einfache Grundlagen und Vertrauen allem was so angezeigt wird blind (egal ob das Sinn macht oder nicht) steht ja da und Fehler macht ja keiner.
Wenn es dann noch ein wenig komplizierter wird, ohje.
Habe in der letzten Woche die Frage bekommen: "Wozu benötigt man eine Fehlerbetrachtung, bei der Aufnahme von Messwerten?" 😭
Vllt wäre da Igors Artikel genau das Richtige + im Nachgang dann eine Zusammenfassung in eigenen Worten. Da es auch ein Video gibt, aber das ist über 10min, solange reicht dann die Aufmerksamkeit bei 90% nicht.

@Megaone ist der Kassenschlager an den Lehranstalten 😑 wobei Doppel e passender wäre... Mit dem was Sie nicht wissen, können noch 3 durchfallen.

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Igor Wallossek

1

10,193 Kommentare 18,807 Likes

Unser Prof meinte immer zu solchen Spezis:
Mit Ihrem Wissen können Sie gern auch als diplomierte Ostseeboje anfangen. Sie sind so hohl, dass Sie mit Sicherheit nie untergehen werden... 💪😜👍

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RedF

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4,663 Kommentare 2,552 Likes

Bin da etwas uninformiert in meiner Blase.
Welches Video war der Auslöser?

Der Käse König?

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Igor Wallossek

1

10,193 Kommentare 18,807 Likes
v
vonXanten

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803 Kommentare 335 Likes

@Igor Wallossek der ist auch gut, aber Ostsee wäre zu weit weg.
Aber in der Elbe gibt es ja auch welche! 🥴

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Alkbert

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931 Kommentare 707 Likes

Gut, dass ich nix messen, sondern nur gucken muss und für den Entschluss dass ich neue Fenster brauche hat schon meine Flir one gereicht.

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e
eastcoast_pete

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1,473 Kommentare 830 Likes

Sehr guter Artikel, und auch das Video kann ich empfehlen! Wieder was gelernt. Danke, solche Hintergrund Artikel sind immer noch ein Grund, hier oft vorbeizuschauen.

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N
Name

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75 Kommentare 14 Likes

Vielen Dank für die gute Erklärung der Grundsätze. Einmal für mich persönlich super und auch echt hilfreich um andere Leute in aussichtslosen Diskussion auf deinen Artikel zu verweisen.

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DrWandel

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80 Kommentare 61 Likes

Vielen Dank für den Artikel und das Video. Besonders gut gefallen hat mir der historische Exkurs in Richtung Herschel. Wenn Physiklehrer in der Oberstufe so toll und anschaulich erklären könnten, hätten wir vermutlich weniger Probleme mit dem MINT-Nachwuchs (kein Thema bei mir selbst - hatte Phsyik-Leistungskurs und bin Ingenieur).

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B
Besterino

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6,730 Kommentare 3,326 Likes

Bei uns an der Schule ist die MINT-AG sehr gut besucht (überbucht)...

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Danke für die Spende



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About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

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