DE102007042268A1

DE102007042268A1 - Wärmebildkamera

Info

Publication number: DE102007042268A1
Application number: DE102007042268A
Authority: DE
Inventors: Martin Stratmann; Patrick Zahn; Jörg Kaiser; Karl Schuler
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12

Abstract

Wärmebildkamera mit einem Thermografie-Sensor und einer durch einen elektrischen Antrieb zwischen einer Offen- und einer Schließstellung verstellbaren Verschlussblende. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass direkt an der Verschlussblende Mittel zur Bestimmung und/oder Beeinflussung der Verschlussblenden-Temperatur vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebildkamera mit einem Thermografie-Sensor und einer zwischen einer Offen- und einer Schließstellung mittels eines elektrischen Antriebs verstellbaren Verschlussblende.
Im Bereich der Wärmebildkameras werden häufig Thermografiesensoren die auf dem Bolometer-Prinzip basieren verwendet. Bolometer mit einem sogenannten Focal Plane Array (FPA), das heißt Anordnungen aus vielen tausend kleinen Einzelthermosäulen als Einzelsensoren (Pixel), können genaue und fein aufgelöste Wärmebilder erzeugen, weisen systembedingt aber einen starken Drift des Messsignals auf. Daher muss als Offset-Korrektur periodisch oder vor jeder Messung das Ausgangssignal des Thermografiesensors, auf einen bekannten Temperaturwert kalibriert werden, wobei jeder Einzelsensor auf diesen Temperaturwert korrigiert wird.
Dazu wird der Sensor mit einer Verschlussblende kurzzeitig verdeckt. Somit „sieht" der Sensor nur die Wärmestrahlung der Blende. In der Nähe der Verschlussblende ist im Gehäuse ein Temperatur sensor platziert, mit dem, unter der Voraussetzung einer homogenen Temperaturverteilung im Gerät, indirekt die Temperatur der Verschlussblende gemessen wird.
Häufig weist das Gehäuse jedoch keine homogene Temperaturverteilung auf, insbesondere stimmt die Verschlussblenden-Temperatur nicht mit der gemessenen Temperatur des Gehäuses überein, so dass durch die Kalibrierung zwar der Drift ausgeglichen werden kann aber eine Abweichung zum tatsächlichen Temperaturwert der Verschlussblende bleibt (Offset-Fehler).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Kalibrierung des Thermografiesensors ermöglicht.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass direkt an der Verschlussblende Mittel zur Bestimmung und/oder Beeinflussung der Verschlussblenden-Temperatur vorgesehen sind.
Durch die Temperaturmessung direkt an der Verschlussblende ist eine Ein-Punkt-Kalibrierung möglich, über die der Offset-Fehler des Thermografiesensors korrigiert werden kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass an der Verschlussblende ein Temperatursensor vorgesehen ist. Beispielsweise kann ein Temperatursensor wärmeleitend auf die Verschlussblende geklebt werden. Besonders geeignet sind dazu Dünnschicht-Widerstandssensoren auf Platin-Basis, sogenannte Pt100 Thermofühler, deren Widerstand sich mit der Temperatur ändert (Kaltleiter). Es können jedoch genauso auch Sensoren aus anderen Metallen oder mit anderen Eigenschaften, etwa Heißleiter oder auf anderen Messprinzipien beruhende Sensoren eingesetzt werden.
Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn die Verschlussblende ein Thermoelement als Temperatursensor aufweist, das ebenfalls auf die Verschlussblende geklebt werden kann. Thermoelemente erzeugen gemäß dem Seebeck-Effekt eine Spannung, die einfach gemessen werden kann. Dadurch kommt es zudem nicht zur Beeinflussung der Verschlussblenden-Temperatur durch den Stromfluss durch einen Widerstandssensor.
Besonders zweckmäßig ist dabei, wenn das Thermoelement Teil der Verschlussblende selbst als ist. Dazu weist die Verschlussblende zwei verschiedene geeignete Metalle auf, die zu einem Thermoelement zusammengefügt sind. Dadurch ist die Blende mit Temperatursensor einfach herstellbar.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Verschlussblende ein Heiz- und/oder Kühlelement, beispielsweise ein Peltier-Element, aufweist. Durch Heizen oder Kühlen der Verschlussblende auf eine von der Umgebungstemperatur abweichende Temperatur ist eine Zwei-Punkt-Kalibrierung möglich, über die auch Linearitätsfehler des Thermografiesensors korrigiert werden können. Dabei ist es ausreichend bei zwei verschiedenen, definierten Verschlussblenden-Temperaturen die normale Offset-Korrektur vorzunehmen und daraus eine Gerade zu extrapolieren. Als Heizelement kann ein elektrischer Widerstand vorgesehen sein. Bevorzugt kann ein Peltier-Element eingesetzt werden, weil damit die Verschlussblende wahlweise gekühlt oder beheizt werden kann.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Zwei-Punkt Kalibrierung derart gestaltet wird, dass abhängig von der Umgebungstemperatur die Verschlussblende für die zweite Messung entweder beheizt oder gekühlt wird, so dass eine ausreichende Differenz zwischen den beiden Messpunkten gegeben ist. Somit wird eine übermäßige Belastung der Verschlussblende durch extreme Temperaturen vermieden.
In den Messpausen ist die Verschlussblende vorzugsweise geschlossen, um einerseits die Kalibrierung des Thermografie-Sensors zu ermöglichen und andererseits, um diesen Sensor vor Überbelichtung, insbesondere durch Sonnenlicht und vor Verschmutzung durch Staub zu schützen. Da Wärmebildkameras häufig als mobile Handgeräte ausgebildet sind und eine Batterie zur Stromversorgung aufweisen, soll die Gesamtstromaufnahme des Geräts zur Erzielung einer längeren Betriebsdauer möglichst klein sein. Dazu trägt bei, wenn die Offenstellung und die Schließstellung der Verschlussblende jeweils selbsthaltende Endlagen bilden und dass zum wechseln zwischen den beiden Endlagen ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, der in den selbsthaltenden Endlagen stromlos geschaltet ist.

Claims

Wärmebildkamera mit einem Thermografie-Sensor und einer durch einen elektrischen Antrieb zwischen einer Offen- und einer Schließstellung verstellbaren Verschlussblende, dadurch gekennzeichnet, dass direkt an der Verschlussblende Mittel zur Bestimmung und/oder Beeinflussung der Verschlussblenden-Temperatur vorgesehen sind.
Wärmebildkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Verschlussblende ein Temperatursensor vorgesehen ist.
Wärmebildkamera nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussblende ein Thermoelement als Temperatursensor aufweist.
Wärmebildkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussblende ein Heiz- und/oder Kühlelement, beispielsweise ein Peltier-Element, aufweist.
Wärmebildkamera nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Offenstellung und die Schließstellung der Verschlussblende jeweils selbsthaltende Endlagen bilden und dass zum wechseln zwischen den beiden Endlagen ein elektrischer Antrieb vorgesehen ist, der in den selbsthaltenden Endlagen stromlos geschaltet ist.