Thermografie

Wie funktioniert eigentlich eine Wärmebildkamera?

Jeder hat schon einmal Bilder oder Videos gesehen, die von einer Wärmebildkamera aufgenommen wurden. Diese Aufnahmen zeigen ein anderes Bild der Wirklichkeit, eines, dass man so mit dem bloßem Auge nicht sehen kann. Aber welche Technik steckt eigentlich hinter so einer Wärmebildkamera und wofür wird diese Technologie üblicherweise verwendet?

Um zu verstehen, wie eine Wärmebildkamera genau funktioniert, muss man sich zuerst mit der Thermografie beschäftigen. Dabei handelt es sich um ein bildgebendes Verfahren, welches mithilfe der Infrarotstrahlung die Oberflächentemperatur von Lebewesen und Objekten interpretiert.

Als Grundlage dieser Technologie dient eine Kamera, die ein Lichtspektrum erfassen kann, welches ohne technische Hilfsmittel für das menschliche Auge nicht sichtbar wäre. Im Fall einer Wärmebildkamera handelt es sich dabei um Infrarotstrahlung, die nicht grundlos auch als Wärmestrahlung bezeichnet wird. Der Wellenbereich der Infrarotstrahlung reicht dabei von 780 Nanometer bis zu einem Millimeter und liegt damit direkt über den Wellenbereich, den das menschliche Auge als sichtbares Licht wahrnehmen kann (zwischen 400 und 780 Nanometer).

Ein Objekt strahlt gemäß seiner Temperatur innerhalb des Infrarotbereichs in einer ganz bestimmten Wellenlänge. Temperaturunterschiede bedeuten unterschiedliche Wellenlängen der Wärmestrahlung. Eine Wärmebildkamera fängt genau diese Unterschiede in den Wellenlängen auf und macht sie anschließend sichtbar. Je stärker die Temperaturunterschiede sind, desto besser sind Objekte oder Lebewesen zu erkennen. Einige Wärmebildkameras verfügen über eine Skala, an der sich anhand der Farbe die ungefähre Temperatur ablesen lässt.

Wo werden Wärmebildkameras überall verwendet?

Wärmebildkameras kommen häufiger zum Einsatz, als man auf den ersten Blick vielleicht annehmen mag. Anhand der zahlreichen Einsatzgebiete wird schnell deutlich, wie flexibel die Thermografie ist und wie wichtig und selbstverständlich diese Technik im Alltag vieler Menschen bereits geworden ist. Einige Beispiele für die Verwendung von Wärmebildkameras sind:

Branderkennung bzw. Brandbekämpfung

Spezielle Wärmebildkameras helfen der Feuerwehr bei der Branderkennung (z.B. in großen Waldgebieten) und bei der Brandbekämpfung, wo sie zuverlässig selbst kleinste Brände aufspüren können.

Drohnen

Vermehrt werden Wärmebildkameras auch an behördlichen Drohnen montiert. Diese helfen bei der Luftaufklärung in schwer zugänglichen Gebieten oder aber auch bei der Verfolgung von Verdächtigen. An privaten Hobby-Drohnen finden sich hingegen eher selten solche wärmeempfindlichen Spezialkameras.

Forschung und Wissenschaft

In der Forschung sowie in der Wissenschaft setzen Fachleute ebenfalls auf Wärmebildkameras. In der Forschung zeigen sie beispielsweise Bewegungsmuster von Tieren auf oder können zur Überwachung der Umwelt eingesetzt werden, in der Wissenschaft können Wärmebildkameras Bestanteile von Experimenten sein oder zur Suche von Fehlerquellen genutzt werden.

Naturbeobachtung / Hobbyfotografie

Auch in der Naturbeobachtung sowie in der Hobbyfotografie kommen Wärmebildkameras zum Einsatz – wenn auch recht selten. Dafür zeigen sie dem Betrachter Bilder, die er ohne die moderne Technik so niemals sehen könnte.

Sicherheit bei der Schifffahrt

Die Thermografie wird auch in der Schifffahrt zur zusätzlichen Kollisionserkennung eingesetzt. Gerade bei schlechter Sicht bei Nacht oder durch Regen, Schnee oder Nebel können Wärmebildkameras vor der Kollision mit anderen Schiffen oder im Wasser befindlichen Objekten schützen. Auch Hafeneinfahrten lassen sich unter Umständen durch Wärmebilder besser finden. Dennoch sei erwähnt, dass die Thermografie auf See oft an ihre Grenzen stößt.

Überwachungskameras

Wärmebildkameras kommen beim professionellen Gebäude- und Objektschutz sowie vermehrt auch bei privaten Sicherheitssystemen zum Einsatz. Der Vorteil zu herkömmlichen Nachtsichtkameras ist, dass bei der Thermografie Kontraste deutlich besser zu sehen sind.

Vorsatzgeräte bzw. externe Handgeräte für die Jagd

Zwar sind Vorrichtungen zum Anvisieren mit Wärmebildoptiken laut dem Bundesjagdgesetz verboten, dennoch dürfen Wärmebildkameras, wie die Helion-Serie von Pulsar, für Beobachtungszwecke verwendet werden. Den Bundesländern steht es zudem frei, diese Regelung zu „erweitern oder aus besonderen Gründen einzuschränken“ (§ 19 Abs. 2 BJagdG).

Wärmebildkameras in der Industrie

Viele Wärmebildkameras werden für industrielle Zwecke eingesetzt, wobei die Anwendungsgebiete sehr unterschiedlich sind. Hier können die wärmeempfindlichen Spezialkameras der neusten Generation beispielsweise bei der Überwachung von explosiven Gasen helfen oder sie können schlecht ausgeleuchtete Bereiche sicherer machen (zum Beispiel im Bergbau).

Wärmebildkameras mit immer besserer thermischer Empfindlichkeit

Eine Wärmebildkamera zeigt unterschiedliche Wellenlängen von Strahlung auf und interpretiert daraufhin die Temperatur. Soll nun aber ein Objekt gefilmt werden, welches nahezu die gleiche Temperatur wie die Hintergrundumgebung besitzt, stoßen bisherige Wärmebildkameras schnell an ihre Grenzen. Aus diesem Grund wird die Thermografie auch stets verbessert und optimiert. So überzeugen die modernsten Wärmebildkameras mit einer extrem hohen Detailerkennung – selbst bei geringsten Wärmekontrasten.

Auch bei der Reichweite werden Wärmebildkameras immer besser. Gute Kameras dieser Art können beispielsweise bei Dunkelheit ein kleines Buschfeuer auf mehrere Kilometer Entfernung sichtbar machen und selbst kleine handliche Geräte der neusten Generation sind in der Lage, problemlos ein bis zwei Kilometer weit entfernte Objekte in absoluter Dunkelheit ausfindig zu machen.

Forscher arbeiten bereits an der neuen Generation von Wärmebildkameras. Diese könnten dann beispielsweise die Schifffahrt, bei der die Technik ja zurzeit noch an ihre Grenzen stößt, zuverlässig sicherer machen.

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