Autoren: Paul Gierth | Michael Stelter

Ein Räuchermann läuft rot an: Der Räuchermann in der Infrarot-Thermographie.

17.12.2017

Im letzten Türchen maßen wir die Temperatur eines glimmenden Räucherkerzchens – und zwar berührungslos. Wir nutzten dafür die Infrarotstrahlung, die vom heißesten Punkt des Räucherkerzchens ausgeht und daraus die Temperatur ermittelt.

Wenn wir die Temperatur an einem Punkt messen können, lässt sie sich dann vielleicht auch an mehreren Punkten messen? An sehr vielen etwa, dazu noch gleichzeitig? Und wenn dies ginge,  könnten wir dann vielleicht sogar ein Temperaturbild daraus zusammensetzen? Sie ahnen es: Das geht! Unser Räuchermann wird es demonstrieren. Das Verfahren nennt sich Infrarot-Thermographie.

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Infrarot-Thermographie eines Räuchermanns: Wie heiß wird es im Reaktor?

Infrarotstrahlen, die ein Körper aussendet, geben eine Information über die Temperatur dieses Körpers. Infrarotstrahlen verhalten sich aber auch wie Licht. Man kann sie also mit einer speziellen Kameralinse einfangen und mit einem elektronischen Detektor aufnehmen. Das funktioniert wie die Digitalkamera, die Sie kennen – nur halt im infraroten Wellenlängenbereich. Da eine IR-Thermokamera digital funktioniert, kann man damit sogar Filme drehen, die den zeitlichen Verlauf einer Temperaturänderung aufzeichnen.

Die Infrarot-Thermographie bildet für das Fraunhofer IKTS eine zerstörungsfreie Prüfmethode zur Qualitätsüberwachung von thermisch hochbelasteten Komponenten und Prozessen. Ein wichtiges Produkt unserer Forschung sind beispielweise keramische Heizelemente, die mit elektrischem Strom in technischen Prozessen sehr hohe Temperaturen erzeugen. Mit der Thermographie testen und qualifizieren wir solche Elemente. Im Fokus steht dabei die Ausbildung von Temperaturfeldern im Heizelement im Temperaturbereich bis über 1000 °C. Zugleich können wir durch die hohe laterale Auflösung der Kameratechnik die Qualität der hergestellten Heizstrukturen beurteilen. Dadurch finden wir Fehler, die man bei der reinen Sichtprüfung nicht entdecken kann.

Im Bereich der Leistungselektronik nutzen wir die Messmethode zur Qualifizierung von Entwärmungsstrategien und Fügeverfahren. So kann beispielsweise die Stromleitfähigkeit verdeckter Leiterstrukturen unter Berücksichtigung der umgebenden Wärmeableitung erfasst werden. Auf Grund der hohen Prozessgeschwindigkeit der Thermographie können wir dann aus den Vergleichsergebnissen vieler Aufbauvarianten Designrichtlinien ableiten.

Was heißt das für unseren Räuchermann? Wir haben ihn mit einem Räucherkerzchen bestückt und den Aufheizprozess mit der Infrarot-Thermokamera überwacht. Seine Außenhülle erreicht zu keinem Zeitpunkt eine kritische Oberflächentemperatur – ihm kann also nichts passieren.

Infrarotthermographie eines Räuchermanns: Der Korpus heizt sich langsam auf.
© Fraunhofer IKTS

Die Räucherkerze wird angezündet, der Korpus aufgesetzt. Sie sehen, wie das Verglimmen langsam den Korpus erwärmt.

Infrarotthermographie eines Räuchermanns: Hals und Mund werden erwärmt..
© Fraunhofer IKTS

Beginnend am Hals und der Mundöffnung wandert der Wärmeanstieg durch den gesamten Rotationskörper.

Infrarotthermographie eines Räuchermanns: Der Korpus ist nun aufgeheizt.
© Fraunhofer IKTS

Während sich der Körper von der Nachwärme der abgebrannten Räucherkerze noch erhitzt, kühlt der Mund- und Halsbereich ab. Sehen Sie sich den Zyklus im kurzen Video dazu an.