Warmtebeeldcamera’s; hoe meet je effectief ?

Dirk Faber, Acal BFi Nederland

+31 (0)40 2507451

dirk.faber@acalbfi.nl

1. basis van thermografie - golflengte

2. principe van microbolometer (sensor)

3. resolutie

4. emissiecoëfficiënt

5. ruis

besproken / gedemonstreerd worden

basis thermografie / golflengte

alle ongekoelde camera’s werken in het Long Wave Infrared gebied

00.10.20.30.40.50.60.70.80.91

1 3 5 7 9 11 13 15

5km sea level atmospheric transmission – ‘1976 US Standard Day’

MWIR LWIRSWIR

infrared

principe van microbolometer

Elke pixel in een Bolometer is feitelijk een temperatuurgevoeligeweerstand. Zij meten dus straling en geen licht.

Elke pixel heeft massa en dus tijd nodig om op te warmen en afte koelen bij elke verandering.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

In specsheets staat altijd een integratietijdaangegeven. Dit is de minimale tijd die een sensor nodigheeft om verandering te registreren.

Nauwkeurige meting = min 3x maar beter om 5x de integratietijd als meettijd te nemen

resolutie versus grootte van de spot

Is het te meten object kleiner dan de grootte van de spot, dan word de energie uitgemiddeld over de gehele pixel. Deze meting is nooit nauwkeurig.

pixel versus grootte point of interest

Pixel Camera

Point of Interest

25% van de energie is gedetecteerd

50% van de energie is gedetecteerd

Bijna alle energie is gedetecteerd door de pixels (duimregel: POI moet tenminste 3 x 3 pixels omvatten)

Alle energie is gedetecteerd door de middelstepixels (voor meest nauwkeurige meting geldt dat de POIomvant tenminste 5 x 5 pixels).

voorbeeld: gebrek aan resolutie

320 x 256 pixels 640 x 480 pixels

2 pixels =niet genoeg informatie

15 pixels =meer dan genoeg informatie

Emissiecoëfficiënt, grote oorzaak van meetfouten

Emissiviteit + Straling + Reflectie = 1of…

Emissiecoëfficiënt = 1 – Straling - ReflectieSAMPLE / DUT

64,4°C28,6°C

• emissiecoëfficiënt van tin is 0,19.

• 81% van externe straling wordtgereflecteerd

• geeft in dit voorbeeld in een fout van 55,6% plus de meetonzekerheid van de camera

ruis -> NEDT

• NETD = Noise Equivalent Temperature Difference

• NETD = thermische resolutie, de gevoeligheid waarmee een camera nog een verschil in temperatuur kan laten zien.

•Wordt normaal gemeten bij 25 C̊ over een korte periode (1 seconde)

• Soms wordt een NETD gespecificeerd bij een hogere temperatuur (50 C̊). De NETD waardeis dan kleiner, beter. Dat wordt door sommige fabrikanten gedaan om hun specificities beterte laten lijken dan ze werkelijk zijn!

conclusie

• lage resolutie 160x120 of minder (effectief 53,3 x 40 of minder)

• fixed focus lens (geen mog. tot scherpstellen), geen verwisselbare lens

• geen radiometrische metingen mogelijk

• lange integratietijd -> hoge NETD -> weinig gevoelig

• resolutie 320x256

• fixed focus lens (geen mog. tot scherpstellen), geen verwisselbare lens

• mogelijkheid tot radiometrische metingen

• lange integratietijd -> niet al te hoge NETD -> behoorlijk gevoelig

• resolutie 320x256 of hoger

• (gemotoriseerde) focus lens en eventueel verwisselbare lens

• mogelijkheid tot radiometrische metingen

• korte integratietijd -> lage NETD -> zeer gevoelig

€1.000,‐

€2.500,‐

€5.000,‐

Dank voor uw aandacht !! Leuk om op onze stand verder te praten over o.a.

thermische camera’s, power en magentics oplossingen

Magnetics Cables and Connectors Fiber Optics Power Supplies Embedded Computing Test and Measurement

Photonics LEDs and Lighting Electromechanical Semiconductors Imaging IoT & Wireless RF and Frequency control Sensors