Wie kalibriert man eine Wärmebildkamera?

Die Kalibrierung einer Wärmebildkamera ist der Prozess, bei dem die Infrarotstrahlung, die die Kamera „sieht“, mit bekannten Temperaturen abgeglichen wird. Dadurch kann die Kamera die Strahlung, die sie erkennt, präzise messen. Alle FLIR-Kameras werden nach unseren Werksspezifikationen kalibriert. Durch alternde elektronische Bauteile kann es jedoch zu einer Kalibrierungsverschiebung kommen, die zu ungenauen Temperaturmessungen führt.

Können Sie Ihre Wärmebildkameras selbst kalibrieren, wenn dies geschieht? Leider lautet die Antwort „Nein“. Um die Genauigkeit Ihrer Wärmebildkamera zu erhalten, muss sie zur regelmäßigen Kalibrierung durch den Kamerahersteller eingeschickt werden. Wir empfehlen, dies einmal jährlich auszuführen.

Um zu verstehen, warum die Kalibrierung nicht einfach vor Ort ausgeführt werden kann, betrachten wir zuerst, wie eine Wärmebildkamera im Labor kalibriert wird.

Wie Wärmebildkameras im Labor kalibriert werden

Die Kalibrierung erfolgt unter kontrollierten Bedingungen mit einer großen Anzahl an Schwarzkörper-Referenzquellen. Ein Schwarzkörper ist ein physikalischer Körper mit sehr hohem Emissionsgrad; das heißt, er emittiert und absorbiert fast die gesamte elektromagnetische Strahlung (der theoretisch ideale Schwarzkörper hat einen Emissionsgrad von 1,0 und absorbiert und emittiert jegliche Strahlung). Schwarzkörper in einem Kalibrierlabor sind zertifiziert und auf internationale Normen zurückführbar.

Die Schwarzkörper-Referenzquellen werden in einem Halbkreis angeordnet und auf unterschiedliche, bekannte Temperaturen eingestellt; dann wird die Wärmebildkamera (die mit einem Roboterarm verbunden ist) nacheinander auf jede Referenzquelle ausgerichtet. Der Signalwert wird bei jeder Temperatur durch eine Kalibriersoftware erfasst und jedes Signal-Temperatur-Wertepaar wird in Form einer Kurve aufgezeichnet, deren Formel auf einem physikalischen Modell beruht. Diese Daten werden anschließend in die Kamera geladen, die damit kalibriert wird; somit ist sichergestellt, dass sie die Genauigkeitsvorgaben erfüllt.

Wegen der sehr hohen Anforderungen müssen Kameras in einem Labor kalibriert werden. Wenn Sie jedoch befürchten, dass Ihre Kamera nicht mehr richtig kalibriert ist, können Sie dies ganz einfach vor Ort ohne umfangreiche Ausrüstung selbst überprüfen.

Kalibrierung selbst überprüfen

Die gute Nachricht ist: Wenn eine Kamera nicht mehr richtig kalibriert ist, so ist die Differenz meist erheblich. Wenn Sie bei der Überprüfung also einigermaßen genaue Ergebnisse erhalten, dann ist die Kalibrierung vermutlich in Ordnung. Bedenken Sie jedoch, dass eine Überprüfung der Kalibrierung, die Sie selbst durchführen, keine Gewähr bietet, dass die Kamera korrekt kalibriert ist, und die regelmäßige und planmäßige Wartung nicht ersetzen kann.

Damit die Überprüfung aussagekräftig ist, muss zunächst eine Bezugsmessung erfolgen, wenn die Kalibrierung der Kamera nachweislich in Ordnung ist – also zum Beispiel, wenn sie direkt aus dem Kalibrierlabor zurückkommt. Damit werden systematische Fehler in Ihrem Setup und Ihren Verfahren kompensiert.

Für die Überprüfung der Kalibrierung werden Ziele mit bekannter Temperatur gemessen und die Ist- mit der Solltemperatur verglichen. In diesem Fall können Sie kochendes Wasser und schmelzendes Eis verwenden.

Kochendes Wasser hat eine Temperatur von etwa 100 °C. Achten Sie darauf, dass das Wasser heftig aufkocht – nur einige wenige aufsteigende Blasen am Boden genügen nicht. (Und stellen Sie sicher, dass sich kein Kondenswasser auf dem Kameraobjektiv absetzt.)

Schmelzendes Eis hat eine Temperatur von etwa 0 °C. Achten Sie darauf, dass das Eis wirklich schmilzt – Eiswürfel direkt aus dem Kühlfach sind viel kälter. Um optimale Ergebnisse zu erhalten, mischen Sie das Eis mit einer kleinen Menge Wasser.

Stellen Sie die Emissionsgrad-Einstellung Ihrer Kamera auf 0,96 und richten Sie sie auf die Wasseroberfläche, um die Temperatur zu messen. Lesen Sie im Handbuch zu Ihrer Kamera nach, welche Genauigkeit für die Kamera angegeben ist. Wenn beispielsweise eine Genauigkeit von +/-2 °C angegeben ist, liegt jeder Messwert zwischen 98 °C und 102 °C innerhalb der Spezifikation für kochendes Wasser.

Muss ich meine Kamera wirklich jedes Jahr zur Kalibrierung einschicken?

Die oben beschriebene Vorgehensweise für die Überprüfung der Kalibrierung ist ein gutes Mittel, um festzustellen, ob die Kamera noch richtig kalibriert ist. Sie bietet jedoch keine Gewähr für die Genauigkeit Ihrer Kamera und ohne ordnungsgemäße Wartung und Kalibrierung können keine genauen Messungen garantiert werden.

Weitere Informationen zu den Kalibrierungsservices von FLIR finden Sie auf unserer Seite unter Infrarotkamera-Kalibrierung.