Grundlagenartikel Messgeräte und Werkzeuge Professional Redaktion Tech Testberichte

Infrarot-Messung: Fakten, Fake oder bunter Hokuspokus? Die bittere Wahrheit hinter vielen “Wärmebildern” und die einfachen Gründe

Es ist ein wenig wie bei der Einführung der ersten Laserdrucker am PC: jeder hält sich plötzlich für einen ausgebildeten Grafiker und gestaltet seine Flyer und Prospekte einfach selbst. Die Erzeugnisse solcher Selbstüberschätzungen zieren noch heute so mache Imbissbude und die einfach zu bedienende Technik samt Software verleitet dazu, dass selbst Laien sich für kleine Michelangelos halten. Bei der Thermografie und kontaktlosen Messung ist das leider nicht anders und so nimmt leider fast jeder die auf YouTube präsentierten bunten Bildchen mit sogenannten Infrarot-Bildern viel zu ernst, obwohl es eigentlich nur thermische Momentaufnahme ohne jegliche Genauigkeit sind. Mit diesen Mythen möchte ich heute gern aufräumen, denn viele solcher Veröffentlichungen stellen eine an sich sehr gute Messmethode in ein völlig falsches Licht.

Was soll das eigentlich sein? Fake Facts aus dem Smartphone (Quelle YouTube)

Wichtiges Vorwort

Nicht die Technik an sich ist ungenau oder unpassend, sondern es scheitert fast immer an der Ausrüstung und dem Basiswissen des Benutzers! Das soll jetzt keine Kollegenschelte oder Abwertung der genutzten Tools sein, aber wir müssen fairerweise schon zwischen einem simplen Wärmebild zu Informationszwecken (z.B. Suchen von Hotspots oder Wärme- und Kältebrücken), sowie einer echten Messung unterscheiden, die ihren Namen dann auch wirklich verdient hat. Alles andere ist Betrug am Leser bzw. Zuschauer und letztendlich auch an sich selbst. Infrarot-Kameras gegen Infrarot-Scanner? Ich erkläre Euch heute den Unterschied!

Ja, es ist turnusmäßig wirklich wieder einmal notwendig, den Unterschied zwischen methodischer und vorgeplanter Arbeit sowie dem einfachen “Draufhalten” mit günstigem Handheld oder der IR-Handyknipse zu erklären. Denn nur allzu oft werden Ergebnisse von ungenauen Infrarot-Aufnahmen als Messung und unumstößliche Fakten verkauft, die mit der Realität dann aber leider nichts mehr zu tun haben. Dabei ist es egal, ob man Grafikkarten, Prozessoren, Mainboards oder ganze Geräte wie beispielsweise Notebooks oder Spielekonsolen misst – die Grundlagen und gemachten Fehler sind stets die gleichen.

Diesmal basiert das alles natürlich auch auf einem bestimmten Anlass auf YouTube, denn ich ärgere mich immer wieder, wie gedankenlos man mit der IR-Messung z.B. an einer Playstation 5 (Bild oben) umgeht und sich dabei meist selbst grandios überschätzt. Reichweite ist kein Garant für Qualität, aber am Ende hat dann eben jeder genau das Publikum, das er verdient. Shitstorm inklusive.

Thermografie – Wichtige Basics einfach erklärt

Ich mache es Euch bewusst einfach und breche die Grundlagen auf das Notwendigste herunter, denn nicht jeder von Euch ist ein Techniker. Ich kann Euch zwar zum Verständnis des Ganzen auch ein wenig Theorie nicht ersparen, aber es geht (hoffentlich) auch einigermaßen unterhaltsam. Fangen wir deshalb einfach an und blicken zunächst zurück in die Vergangenheit. Wir schreiben das Jahr 1800 und der Musiker und Astronom Wilhelm Herschel (1738-1822) schiebt argen Kohldampf. Da beschließt er, sein aktuelles Experiment zu unterbrechen und erst einmal was essen zu gehen, denn Lieferdienste gab es noch keine.

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 Thermometer 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.

(Illustration by Vilmos Thernesz based on the original figure in Herschel, W., 1800: ”Experiments on the refrangibility of the invisible rays of the Sun” Phil. Trans. Roy. Soc. London 90, 284–292)

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.

© Optris GmbH

Aha, die gute alte Wärmestrahlung also! Man kann sie fühlen (immer wieder gern genommen) – 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. Das merken wir uns bitte.

Ich habe schon öfters den Begriff Spektrum verwendet, doch was verbirgt sich dahinter? Im Endeffekt ist es nichts anderes als die Intensität eines Gemisches elektromagnetischer Wellen als Funktion der Wellenlänge bzw. der Frequenz. Es umfasst insgesamt immerhin einen immensen Wellenlängenbereich von etwa 23 Zehnerpotenzen(!), unterscheidet sich dabei aber in einzelnen Abschnitten durch Entstehung, Erzeugung und Anwendung der Strahlung. Gleich ist jedoch, dass alle Arten dieser Strahlung ähnlichen Gesetzen unterliegen, was z.B. Beugung, Brechung, Reflexion und Polarisation betrifft. Doch dazu auf den nächsten Seiten bei den Messfehler gleich mehr, wir merken uns aber bitte einmal diese Gesetze, denn genau da macht fast jeder schnell eklatante Fehler ohne es zu wissen!

Der eigentliche infrarote Spektralbereich reicht vom unteren Ende des sichtbaren Spektralbereichs (ca. 0,78 μm) bis hinter zu Wellenlängen von 1000 μm. Für unsere Infrarot-Temperaturmessung ist jedoch nur der Wellenlängenbereich von 0,7 bis 14 μm relevant, da die Energiemengen außerhalb schlichtweg zu gering ausfallen, um noch von handelsüblichen Sensoren erfasst werden zu können. Womit wir wieder ganz elegant bei der von mir genutzten echten Infrarotkamera angekommen wären.

 

Lade neue Kommentare

RedF

Urgestein

1,604 Kommentare 623 Likes

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

Danke für den Artikel.

Antwort Gefällt mir

S
SpiritWolf448

Mitglied

85 Kommentare 10 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)

Antwort 1 Like

D
Deridex

Urgestein

1,684 Kommentare 524 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.

Antwort Gefällt mir

ipat66

Veteran

252 Kommentare 231 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...:)

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

Format©

5,827 Kommentare 9,059 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

Antwort Gefällt mir

g
goch

Veteran

351 Kommentare 119 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.

Antwort Gefällt mir

Megaone

Veteran

152 Kommentare 106 Likes

Wie war der Filmtitel nochmal?

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

Antwort 1 Like

Mr. Self Destruct

Neuling

7 Kommentare 5 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.

Antwort Gefällt mir

D
Deridex

Urgestein

1,684 Kommentare 524 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.)

Antwort Gefällt mir

v
vonXanten

Veteran

495 Kommentare 142 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.

Antwort Gefällt mir

Klicke zum Ausklappem

Danke für die Spende



Du fandest, der Beitrag war interessant und möchtest uns unterstützen? Klasse!

Hier erfährst Du, wie: Hier spenden.

Hier kannst Du per PayPal spenden.

About the author

Igor Wallossek

Chefredakteur und Namensgeber von igor'sLAB als inhaltlichem Nachfolger von Tom's Hardware Deutschland, deren Lizenz im Juni 2019 zurückgegeben wurde, um den qualitativen Ansprüchen der Webinhalte und Herausforderungen der neuen Medien wie z.B. YouTube mit einem eigenen Kanal besser gerecht werden zu können.

Computer-Nerd seit 1983, Audio-Freak seit 1979 und seit über 50 Jahren so ziemlich offen für alles, was einen Stecker oder einen Akku hat.

Folge Igor auf:
YouTube   Facebook    Instagram Twitter

Werbung

Werbung