Hallo,
ich wollte mal fragen, ob es möglich ist sich eine Infrarotkamera selbst zu bauen, die dann über einen Bildschirm ihr Bild wiedergibt.
Das alles natürlich mit möglichst geringem finanziellen Aufwand.
ich wollte mal fragen, ob es möglich ist sich eine
Infrarotkamera selbst zu bauen, die dann über einen Bildschirm
ihr Bild wiedergibt.
Das alles natürlich mit möglichst geringem finanziellen
Aufwand.
Hallo Michael,
selbstverständlich ist das möglich, aber insbesondere mit einigem feinmechanischen Aufwand verbunden.
Eine Wärmebildkamera empfängt im Wellenlängenbereich um 10 µm. Dafür ist ein Objektiv mit Glaslinsen unbrauchbar. Geeignet ist
Germanium, aber sündhaft teuer. So bleibt als praktikable Lösung ein Spiegelobjektiv. Hoch geöffnet (1 oder besser 0,7) sollte es
sein, denn Abblenden kann man sich angesichts der mit hohem Aufwand dargestellten Empfindlichkeit nicht leisten. Es muß eben
genau auf das zu untersuchende Objekt focussiert werden. Jedes hoch geöffnete Spiegelobjektiv für Kleinbildkameras ist geeignet. Nur die vordere Planscheibe aus Glas (ist für 10 µm undurchsichtig) muß man entfernen und durch hauchdünne Kunststoff-Folie ersetzen (buchstäblich eine Karstadt-Plastiktüte).
Die nächsten Fragen gelten Auflösung und Empfindlichkeit. Die Empfindlichkeit wird durch Rauschen begrenzt. Weil eine Signalquelle im Ersatzschaltbild einen Innenwiderstand besitzt, der als Rauschquelle anzusehen ist und die Rauschleistung temperaturabhängig ist, wird ein sehr rauscharmer Detektor mit Stickstoff gekühlt. Prinzipiell kann man einen beliebigen temperaturabhängigen Widerstand als Detektor verwenden. Je kleiner er ist, desto schneller und empfindlicher reagiert er. Es gibt NTCs mit einem Durchmesser von wenigen Zehntelmillimetern. Damit läßt sich eine brauchbare Kamera bauen. Man braucht ein Spiegelsystem, daß das Gesichtsfeld des IR-Empfängers zeilenweise verschiebt - viel Präzisionsmechanik.
Als Alternative bietet sich an, eine Zeile aus vielen NTCs zu verwenden. Das reduziert den mechanischen Aufwand beträchtlich. Empfängermodule mit einem einzigen Chip oder einer ganzen Zeile kann man für etliche tausend Dollar kaufen. Wenn man solches Teil „schlachtet“, ist da aber auch nichts anderes drin als ein ordinärer NTC-Widerstand. Die kleinsten für Centbeträge käuflichen NTC-Widerstände bieten sogar bessere Empfindlichkeit und sind technisch leichter zu kühlen als die für viel Geld von den Amis verkauften sog. Bolometer.
Eine weitere Alternative sind Bildaufnahmeröhren vom Typ Vidicon mit einem Target aus pyroelektrischem Material, z. B.
Triglyzinsulfat. Gegenüber der NTC-Methode ist die erreichbare Empfindlichkeit deutlich geringer, weil das Vidicon als im wesentlichen kapazitive Quelle mit sehr hohem Innenwiderstand verhältnismäßig stark rauscht. Aber man kommt ohne Kühlung
aus. Allerdings kann die Aufnahmeröhre ohne weiteres keine stehenden Bilder wiedergeben. Das Target der Aufnahmeröhre braucht die Ladungsänderung delta C. Die Ladungen werden per Elektronenstrahl „ausgelesen“ und müssen danach aufgefrischt werden, sonst ist das Bild weg. Deshalb braucht diese Röhre für Standbilder oder langsam bewegte Bilder einen mechanischen Zerhacker, eine vor dem Vidicon bewegte Blende. Diese mechanische Blende muß mit einiger Präzision dem abtastenden Elektronenstrahl folgen. So läßt sich ein fast normgerechtes Fernsehbild erzeugen. Die Einschränkung liegt im Zeilensprung, den man bei diesem Verfahren nicht gebrauchen kann. Es entstehen also 50 Vollbilder mit je 312 Zeilen. Damit kommt jeder handelsübliche Monitor zurecht. Alles weitere, etwa Falschfarbenerzeugung für die Temperaturdarstellung zwischen blau und rot, ist eine Sache nachträglicher (digitaler) Bildbearbeitung.
Ich habe keine Vorstellung, was fertige Kameras für das ferne IR kosten (nicht etwa nur 800 nm, das wäre kein Wärmebild). Meine Kenntnisse beschränken sich auf den militärischen Bereich, wo das Geld keine Rolle spielt, wenn man nur gucken kann, wenn Restlichtverstärker nichts mehr bringen oder man Temperaturveränderungen bemerken möchte, wo es im sichtbaren Bereich nichts zu entdecken gibt.
Weil Du etwas mit geringem finanziellen Aufwand suchst: Billig ist die Technik auch im Selbstbau nicht.
Gruß
Wolfgang
Hallo Michael,
grundsätzlich: ja, das geht. Mit (fast) allen s/w-Modulen.
Problem: die Dinger sehen alles, also musst Du einen Filter vorschalten. Da reicht aber schon so eine Scheibe von einer Fernbedienung. Sieht zwar schwarz aus, aber IR geht durch!
Und jetzt mal zu Wolfgangs Kommentar:
Infrarot fängt schon bei etwa 1000 nm an, also 1 µm.
Für Deine Zwecke ist eine Glasoptik immer noch OK.
Wir arbeiten mit 1064 nm, mit Glasoptiken.
Ein Spiegel müsste oberflächenverspiegelt sein. Da ist mit Taschengeld oder Portokasse nichts mehr zu machen. :o(
Auf die weiteren Details von Wolfgang gehe ich nicht ein!
Kauf Dir so ein Teil bei Conrad (knappe 25 €uros), Filterscheibe vor und dann:
Versuch macht klug - sprach der Spatz und flog durch den Ventilator.
Viel Spaß
Kalle
Infrarot fängt schon bei etwa 1000 nm an, also 1 µm.
Hallo Kalle!
Es ist richtig, daß der Wellenlängenbereich kurz oberhalb des sichtbaren Spektrums bereits als Infrarot bezeichnet wird. Aber Bezeichnungen helfen nicht weiter, wenn es darum geht, kleinste Temperaturdifferenzen zu detektieren. Dabei wirst Du bei 1.000 nm keinerlei Unterschied feststellen, ob der betrachtete Körper nun 300 K oder 301 K besitzt.
Wenn man eine IR-Kamera bauen möchte, kann man bei 1.000 nm davon sprechen und dafür eignen sich gewohnte Objektive. Eine Wärmebildkamera ist das aber nicht. Um eine solche zu erhalten, muß man die spektrale Empfindlichkeit deutlich weiter verschieben und dabei tuts Glas nicht mehr.
Gruß
Wolfgang
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Hallo Kalle!
Was der geeignete Wellenlängenbereich für eine Anwendung ist, hängt insbesondere vom Temperaturbereich der zu betrachtenden Oberflächen ab. Das Strahlungsmaximum einer Stahlschmelze oder gar flüssigen Wolframs liegt bei viel kürzerer Wellenlänge als z. B. bei der Oberflächentemperatur des menschlichen Körpers.
Den Zusammenhang beschreibt das Wiensche Verschiebungsgesetz: Lambda max x T = const. = 2898 µm K .
Daraus ist zu entnehmen, daß das Strahlungsmaximum von Gegenständen bei etwa Zimmertemperatur (300 K) bei 10 µm liegt. Ein paar Kelvin rauf oder runter ändern nicht viel daran, daß man unsere gesamte Umgebung mit einer Wärmebildkamera am empfindlichsten im Wellenlängenbereich um 10 µm betrachtet.
Daraus ist aber auch zu entnehmen, daß jede Wärmebildkamera eine IR-Kamera ist. Umgekehrt ist aber nicht jede IR-Kamera eine Wärmebildkamera für den Umgebungstemperaturbereich.
Gruß
Wolfgang
2 Like
Also erstmal danke ich Euch beiden erstmal. Aber wie ich nun feststellen muss, überfordert mich die Sache doch ziemlich arg 
Aber wie soll man lernen, wenn man nich fragt und probiert.