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Ratgeber

Wärmebildkameras » Mit Infrarotstrahlung einfach Oberflächentemperaturen messen

Eine Wärmebildkamera ist eine Infrarotkamera, die wie ein Infrarot-Thermometer eine berührungslose Temperaturmessung von Oberflächen ermöglicht. Das Ergebnis der Messung wird als Wärmebild ausgegeben.

Wärmebildkameras finden beispielsweise Anwendung in der Industrie, im Baugewerbe und auf der Jagd.

Was die Geräte konkret auszeichnet und worauf Sie beim Kauf achten sollten, erfahren Sie in unserem Ratgeber.



Wie funktioniert eine Wärmebildkamera?

Je wärmer ein Körper oder ein Objekt ist, desto intensiver ist die Infrarotstrahlung, die der Körper oder das Objekt abgeben. Diese Eigenschaft macht sich eine Wärmebildkamera zunutze. Wärmebildkameras sind bildgebende Messgeräte, ähnlich einer herkömmlichen digitalen Kamera, die eine berührungslose Temperaturmessung ermöglichen. Sie machen Wärmestrahlung sichtbar und zeigen die Oberflächentemperatur von Objekten in Form eines Bildes an. Der Fachbegriff für diese Methode lautet Thermografie.

Wie eine digitale Kamera ist eine Wärmebildkamera mit einer Linse, einem Sensor, einem integrierten Display und einem elektronischen System ausgestattet. Im Unterschied zu einer digitalen Kamera handelt es sich bei dem Sensor jedoch nicht um einen Bildsensor, sondern um einen Detektor, der Infrarotstrahlung aufnimmt. Das elektronische System macht die Strahlung auf dem integrierten Display sichtbar, indem sie die entsprechenden Signale in elektrische Signale umwandelt und die Temperatur der aufgenommenen Umgebung als farbiges Bild anzeigt. Orange und Rot stehen dabei für warme Temperaturen, Blau und Grün für kalte Temperaturen. Weil das Wärmebild ausschließlich die thermische Umgebung abbildet, fällt es manchmal schwer nachzuvollziehen, auf welches konkrete Objekt sich die Messung bezieht. Daher sind einige Geräte zusätzlich mit einer digitalen Kamera ausgestattet, so dass gleichzeitig zum Wärmebild auch die Umgebung oder das Objekt als Foto aufgenommen werden. 

Wärmebildkameras erhalten Sie als mobile Geräte, als komplexer aufgebaute Infrarotkameras mit Zubehör und als Pyrometer. Mobile Geräte, sogenannte Taschenkameras, sind ohne weiteres Zubehör nutzbar und finden ihren Einsatz im privaten Bereich. Für den professionellen Einsatz werden größere und leistungsstärkere IR-Kameras verwendet, zu denen Sie Zubehör wie unterschiedliche Linsen oder Software für Thermografie erhalten. Unter einem Pyrometer versteht man ein IR-Thermometer mit einem Display, auf dem nicht nur die gemessene Temperatur, sondern auch ein thermisches Bild angezeigt wird. Über Micro-USB oder USB-C kann der Akku einer Wärmebildkamera geladen werden. 



Beispiele zur Anwendung einer Wärmebildkamera

Wärmebildkameras wurden ursprünglich für das Militär entwickelt und werden von Militär, Polizei und Feuerwehr zum Auffinden von Personen eingesetzt.

Bei der Jagd verwendet man Wärmebildkameras, um im Unterholz versteckte oder bereits erlegte Tiere aufzuspüren. 

In der Industrie lassen sich mit Wärmebildkameras Werkstücke überprüfen. Auf dem Bau finden sich mit einer Wärmebildkamera Leckagen oder undichte Stellen.

Die Feuerwehr setzt Wärmebildkameras ein, um schwer erkennbare Glutnester zu finden.

In der Medizin lassen sich mit einer Wärmebildkamera Entzündungen oder Durchblutungsstörungen diagnostizieren. 

Im Privatgebrauch werden die Kameras vor allem als Gadgets genutzt.
Aber auch unter dem Aspekt des Energiesparens macht eine Wärmebildkamera im Privathaushalt Sinn, um undichte Fenster und Türen zu erkennen, denn die Temperatur ist an einer zugigen Stelle geringer.



Thermografie-Software: Aufnahmen professionell verwalten

Eine Wärmebildkamera verfügt über einen internen Speicher, auf dem die aufgezeichneten Bilder abgelegt werden.

Der Speicherplatz kann häufig unter Zuhilfenahme einer SD-Karte erweitert werden.

Die meisten Kameras lassen sich über einen USB-Anschluss mit einem Drucker oder einem Computer verbinden, so dass Sie die Bilder ausdrucken oder weiterverarbeiten können.

Für professionelle Dokumentationen gibt es eine spezielle Thermografie-Software.

Diese ermöglicht neben der chronologischen Speicherung von Bildern auch eine Bildanalyse, eine Diagrammdarstellung und eine einfache Erstellung von Reports.

Ebenso ist es möglich, Liveaufnahmen der Wärmebildkamera via Software zu verfolgen und auszuwerten.

Im Regelfall sind die Softwarelösungen mit Windows, Mac und Linus kompatibel.



Kaufkriterien für Wärmebildkameras – worauf kommt es an?

Bei einer Wärmebildkamera sind eine präzise Messung und eine hohe Anzahl von Pixeln für ein aussagekräftiges und detailliertes Bild ausschlaggebend. Die sogenannte thermische Empfindlichkeit gibt an, in welchem Bereich von einer Wärmebildkamera Temperaturen erkannt werden können. Sie wird auch als thermische Auflösung bezeichnet, in Millikelvin (mk) ausgewiesen und gibt Aufschluss über den kleinstmöglichen Temperaturunterschied, den das Messgerät zu erkennen imstande ist. Je feinere Temperaturunterschiede detektiert werden können, desto präziser ist die Messung. Zur Orientierung: High-End-Geräte haben eine thermische Auflösung von weniger als 15 mk. 

Einfache Wärmebildkameras können Temperaturen zwischen -20 °C und 120 °C erkennen. Höherwertige Geräte sind in der Lage, im Minusbereich Temperaturen von bis zu -40 °C zu erfassen. Was die Temperaturen oberhalb des Gefrierpunkts betrifft, können manche Messgeräte bis zu 400 °C, High-End-Geräte sogar bis zu 3.000 °C erkennen.

Je höher die Auflösung und die Anzahl der Pixel des Bildes ist, desto besser können Sie Details wie heiße Drähte auf dem Wärmebild erkennen. Die Anzahl der Pixel wird durch den Detektor bestimmt. Die Pixel-Anzahl ist mit denen einer Digitalkamera nicht vergleichbar und liegt deutlich darunter. Einfache Wärmebildkameras weisen nur 80 x 80 Pixel auf. Üblich sind Wärmebildkameras mit 160 x 120 Pixeln, 320 x 240 Pixeln oder 640 x 480 Pixeln. High-End-Industriekameras sind allerdings auch mit 1280 x 960 Pixeln erhältlich.

Neben der Auflösung des Detektors hat die geometrische Auflösung einen Einfluss auf die Bildqualität. Dazu zählt zum einen der Abstand, mit dem die Kamera Aufnahmen tätigen kann, und zum anderen der Bildausschnitt, der als Öffnungswinkel ausgewiesen wird. Je höher die Reichweite der Kamera ist, aus desto größerer Entfernung können Sie Aufnahmen tätigen. Ein Öffnungswinkel von 56° x 42° ermöglicht einen größeren Bildausschnitt, als ein Öffnungswinkel von 20° x 20°.



Unser Praxistipp: Wärmebildkameras für das Smartphone

Für den privaten oder mobilen Einsatz einer Wärmebildkamera ist es praktisch, das Messgerät mit dem Smartphone zu verwenden. Dafür gibt es sogenannte Plug-In-Kameras, die über einen USB-C- oder Lightning-Anschluss mit dem Smartphone verbunden werden. Die Aufsteckkameras haben weniger Pixel und eine geringere thermische Empfindlichkeit als eigenständige Wärmebildkameras, sind aber für den gelegentlichen Gebrauch oft ausreichend. Vorsicht ist bei Apps als Wärmebildkamera geboten. Hierbei handelt es sich meistens nur um eine Simulation von Wärmebildern, bei denen Fotos in den Farben von Wärmebildern dargestellt werden. Ein Smartphone verfügt in der Regel nur über Bildsensoren und nicht über notwendige Infrarot-Detektoren.



FAQ – häufig gestellte Fragen zu Wärmebildkameras

Was ist Focal Plane Array?

Focal Plane Array ist eine andere Bezeichnung für einen thermischen Detektor, wie er in Infrarot-Kameras, aber auch in astronomischen oder medizinischen Geräten sowie in Bolometern verwendet wird.


Gibt es Objekte, die von einer Wärmebildkamera nicht erfasst werden können?

Wie gut ein Objekt von einer Wärmebildkamera erfasst werden kann, ist nicht nur von der Qualität der Wärmebildkamera, sondern auch davon abhängig, inwieweit es Wärme aussendet und abstrahlt. Besonders gut ist die Infrarotstrahlung auf glatten und glänzenden Objekten erkennbar. Durch Goldfolie, Styropor, Glas oder Wände hindurch lässt sich ein Objekt mit einer Wärmebildkamera jedoch nicht erkennen.


Wozu gibt es kühlende Wärmebildkameras?

Bei kühlenden Wärmebildkameras wird der Kameradetektor gekühlt. Dadurch wird ein besonders präzises Messergebnis erreicht, das nicht durch Eigenwärme der Hände oder der Umgebungstemperatur verfälscht wird.


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