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Da bei der berührungslosen Temperaturmessung die Luft das häufigste und (von den seltenen Messungen im Vakuum abgesehen) immer vorhandene Übertragungsmedium ist, können auf Wärmestrahlung basierende Messungen nur mit Wellenlängenbereichen entsprechend der atmosphärischen Fenster vorgenommen werden. Andernfalls würde es keine eindeutige Korrelation zwischen der gemessenen Strahlung und der Temperatur des Objekts geben, da dem Wienschen Verschiebungsgesetz zufolge die sich in ihrer Wellenlänge ändernde intensivste Objektstrahlung durch die absorbierenden oder eben gut übertragenden Wellenlängenbereiche der Luft temperaturabhängig unterschiedlich zum Messsystem übertragen werden würde. Somit würde die vom Messinstrument erfasste Strahlungsintensität nicht nur von der Temperatur des Objekts abhängen, sondern auch von den wellenlängenabhängigen Übertragungseigenschaften der Luft.

Außerdem würde die Luft nach dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz aufgrund ihrer Emissionsfähigkeit in ihren Absorptionsbändern entsprechend auch eine ihrer Temperatur entsprechende „eigene” Strahlung emittieren. Dieser Umstand, sowie die vorgenannte wellenlängenabhängige Absorption, stellen die Strahlungsmessung beeinflussende Faktoren dar, die ohne eine Erfassung der spektralen Zusammensetzung der Strahlung nicht einmal mathematisch ausreichend korrigiert werden könnten.

Um dieses Problem zu überwinden, werden thermografische Systeme entweder für das langwelligen atmosphärische Fenster (Wellenlängenbereich 8 ... 14 µm) oder für das mittelwellige atmosphärische Fenster (Wellenlängenbereich 3 ... 5 µm) ausgelegt. Ihre Bezeichnung ist dementsprechend „langwellige” oder „mittelwellige” Wärmebildkamera. Thermokameras in kurzwelligen Wellenlängen (0,8 ... 2 μm) kommen ebenfalls zum Einsatz, sind allerdings weniger verbreitet.

Abb. 49: Darstellung der atmosphärischen Fenster im infraroten Strahlungsspektrum

Der spektrale Messbereich der berührungslosen Temperaturmessgeräte deckt somit stets nur einen (schmalen) Teil des gesamten, vom Objekt emittierten Strahlungsspektrums ab. Die Auswirkung dieser Eingrenzung auf die Empfindlichkeit der Messsysteme ist in der folgenden Abbildung für die genannten - den atmosphärischen Fenstern entsprechenden - Wellenlängenbereiche dargestellt.

Abb. 50: detektierbarer Strahlungsfluss bei Begrenzung der Wellenlängenbereiche (mit freundlicher Unterstützung der InfraTec GmbH, www.InfraTec.de [A17], durch Autor bearbeitet)

Es ist leicht zu erkennen, dass der Mittelwellenbereich (3 ... 5 μm) für niedrige Temperaturen relativ unempfindlich ist. Über 350 °C ist dagegen die Empfindlichkeit dieses Wellenlängenbereiches höher als die des langwelligen Bereiches (8 ... 14 μm). Grund dafür ist, dass sich die intensivste Strahlung dem Wienschen Verschiebungsgesetz entsprechend immer mehr in Richtung der kürzeren Wellenlängen verschiebt. Für die Tieftemperaturerfassung (z.B. Industrieanlagen, Tanks, Kühlhäuser) ist der langwellige Bereich am besten geeignet. (Hinweis: Hohe Temperaturen können mit langwelligen Systemen vergleichbar gut wie mit mittelwelligen Messgeräten erfasst werden, da typischerweise große Strahlungsmengen emittiert werden, so dass ein günstiges Signal-Rausch-Verhältnis auch im langwelligen Bereich vorliegt).

Die Übertragung der Infrarotstrahlung wird im Mittelwellenbereich schon auf kurze Entfernungen (bereits auf wenigen Metern) stark durch die in der Atmosphäre enthaltenen Medien Wasserdampf und Kohlendioxid abgeschwächt. Was als Nachteil erscheint, hat auch Positives: die Temperatur von Flammen und Verbrennungsgasen kann im Mittelwellenbereich aufgrund der großen Menge an vorhandenem Wasserdampf und Kohlendioxid bestimmt werden. (Diese sind jedoch im langwelligen Bereich durchsichtig, also nicht messbar.)

Hinweis: Weiteren Einfluss auf die Detektierbarkeit haben die Transmissionsbanden eventuell vorhandener infrarot-durchlässiger Messfenster, sowie die spektralen Emissionseigenschaften des Messobjektes selber.