Wärmebildkamera

  • Hallo zusammen!


    Unsere Schule (ASG Crailsheim) hat MINT-gefördert eine Wärmebildkamera. Ich habe die mal in den Nachthimmel gehalten und messe die Temperatur des Universums auf -36°C ;-) Kommt dieser Zahl irgendeine Bedeutung zu?


    Dann hat mich ein Schüler gefragt, ob man damit in die Sonne gucken darf? Ich denke nein, aber weiß jemand etwas konkretes dazu?


    Grüße!


    Matthias

  • Hallo Matthias,


    das bedeutet, daß du deine Messung in einer klaren Nacht bzw. in Richtung einer größeren Wolkenlücke gemacht hast [;)] Wäre es bewölkt gewesen, wärest du nur bei Werten um 0°C gelandet.


    Schau dich mal im Netz zum Thema Wolkensensor um. Die physikalischen Hintergründe dazu: https://de.wikipedia.org/wiki/…3%A4rische_Gegenstrahlung


    Die Bedienungsanleitung der Kamera wird dir mit ziemlicher Sicherheit einen Satz beinhalten wie "Niemals in die Sonne halten". Macht mans doch, dürfte das den Sensor temporär erblinden lassen oder sogar beschädigen. Ein Lagerfeuer aus nächster Nähe damit anschauen ist aus dem gleichen Grund keine so gute Idee.


    Viele Grüße
    Caro

  • Hallo Caro,


    ich erzähle immer wieder von James Bond: er muss die Welt retten, die um ihn herum zu explodieren droht, wie immer knapp vor Schluss. Er zieht unter dem Computer eine Bedienungsanleitung vor und blättert sie auf, schaut hinein, wirft sie in einem großen Bogen hinter sich und rettet die Welt ohne Bedienungsanleitung. Die Zeiten von Sean Connery sind vorbei, aber die Bedienungsanleitungen sind immer noch so. Zur Kamera gibt es eine gedruckte Kurzanleitung, und in dieser habe ich den von Dir genannten Satz NICHT gefunden...


    Was mich unsicher gemacht hatte, ob man nicht doch in die Sonne gucken darf war die Tatsache, dass man ja im Mikrometer-Bereich arbeitet und da die Sonne doch ziemlich "dunkel" sein müsste?


    Ich habe einen Bunsenbrenner unter einen wassergefüllten Erlenmeyerkolben gestellt und das ganze Arrangement mit der WBK aufgenommen. Da zeigt die Kamera in der Flamme manchmal >280°C an, das könnte man als Warnung interpretieren, Schaden hat die Kamera glücklicherweise nicht genommen bei der Aktion. Ich werde aber vorsichtig sein, danke für die Warnung!


    Ja, hatte ich vermutet, dass das mit der Athmosphäre und nicht mit dem Universum zusammenhängt, dank für den Link. Schade ;-) In dem Link stehen Zahlen in der Einheit W/m^2. Kann man die in Temperaturen umrechnen? Wie? Die Nacht war klar, ja stimmt, ich habe auch bewusst eine Stelle ohne Wollken gesucht, ist mir sofort aufgefallen, dass Wolken mit höheren T-Werten angezeigt werden. Man kann sogar die Bewölkung als Falschfarbenbild deswegen fotografieren :-)


    Grüße!


    Matthias

  • Hallo Matthias,


    als Wolkensensor habe ich den MLX90614 Sensor im Einsatz. Der hat einen IR Sensor, also praktisch ein Pixel deiner IR Kamera und zusätzlich noch ein normales Thermometer, das die Umgebungstemperatur misst. Damit kann man über die Differenz zwischen Himmels- und Umgebungstemperatur ganz gut den Bewölkungsgrad abschätzen.


    Mit zwei Motoren kann man sich sogar eine Kamera aus dem Sensor nachbauen:

    External Content www.youtube.com
    Content embedded from external sources will not be displayed without your consent.
    Through the activation of external content, you agree that personal data may be transferred to third party platforms. We have provided more information on this in our privacy policy.
    Wäre vielleicht auch ein nettes Projekt für den Informatik- und Physikunterricht?


    Grüße,
    Marcus

  • Moin Mathias,
    <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">In dem Link stehen Zahlen in der Einheit W/m^2. Kann man die in Temperaturen umrechnen? Wie?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Gegenfrage: Wie errechnet die Kamera aus dem Strahlensprektrum, das der Chip aufnimmt denn die Temperatur? Hinweise findest du unter dem Stichwort Schwarzer Körper.
    Es gilt, dass die Strahlungsenergie mit der 4. Potenz (!) der absoluten Temperatur (in Kelvin) korrespondiert (siehe Stefan-Boltzmann-Gesetz). Wenn du also Leistungsangaben in Watt hast, diese relativ in Bezug stellst, kannst du überschlägig durch Bildung der vierten Wurzel daraus einen Faktor ausrechnen, der aus einer Ausgangstemperatur (in K) eine korrespondierende Vergleichstemperatur angibt.


    Gruß


    PS: Hast du auch daran gedacht, dass bei -36°C die Kamera womöglich außerhalb ihrer Spezifikation arbeitet und einen erheblichen Fehler anzeigt. Auch da hilft vielleicht ein Blick ins Handbuch. Bei einer angezeigten Temperatur die gut 50° unter der Temperatur des Kamaeragehäuses liegt, möchte ich nicht wissen, wie groß der Einfluss dieser Störquelle ist. Das kannst du damit vergleichen, als ob du in eine Taukappe bzw. Tubus eines Teleskops eine indirekte Beleuchtung einbauen würdest und dich dann wunderst, wenn das Bild flau ist.


    PPS: Kamera und Sonne
    Das Kameraobjektiv arbeitet grundsätzlich wie eine Lupe (für alle Wellenlängen). Fehlt also nur noch das passende Plastikteil im Gehäuse, das den Brandfleck dann abkriegt. Dass in der Praxis so wenig passiert, liegt daran, dass bei "normalen" Kameras die Automatik die Blende verkleinert, weil's "hell" ist, die Belichtungszeit nur ein paar Millisekunden beträgt und der Täter die Kamera in der Hand selten ruhig hält. Aber es gibt auf Youtube auch Videos von "abrauchenden Kameras". Wann ein Chip selbst den Geist aufgibt ... keine Ahnung ... aber beim Selbstlöten mit Halbleitern früher galt: "löte zügig, sonst ist der Transistor hinüber". Und jede Lupe in der Sonne macht auf ein Stück Papier schneller einen Brandfleck als der Lötkolben.

  • <blockquote id="quote"><font size="1" face="Verdana, Arial, Helvetica" id="quote">Zitat:<hr height="1" noshade id="quote">Ich habe die mal in den Nachthimmel gehalten und messe die Temperatur des Universums auf -36°C ;-) Kommt dieser Zahl irgendeine Bedeutung zu?<hr height="1" noshade id="quote"></blockquote id="quote"></font id="quote">
    Dazu gab's mal einen Thread in einem Nachbarforum. Kurz gesagt: Die Kamera erfasst in diesem Fall Wärmestrahlung der Atmosphäre in einem Wellenlängenbereich, in dem die Atmosphäre besonders wenig strahlt. Die Kamera ist auf Messung in diesem Bereich ausgelegt, weil sie ja üblicherweise ihr Messobjekt durch die Atmosphäre hindurch betrachten muss. Dabei will sie möglichst wenig von der thermischen Eigenemission der zwischen ihr selbst und dem Messobjekt befindlichen Atmosphäre mitmessen. Wenn sie in den klaren Nachthimmel schaut, erfasst sie nur die geringe atmosphärische Eigenstrahlung in diesem Bereich. Diese Strahlung hat <i>kein</i> Plancksches Strahlungsspektrum (sie besteht aus einzelnen Molekularbanden), wird aber von der Kamera unter Annahme eines Planckschen Spektrums in eine Temperatur umgerechnet. Die Kamera wird also hier in einer Situation betrieben, für die sie nicht ausgelegt ist.


    Wenn man die genaue Filtercharakteristik der Kamera kennen würde, könnte man aus dem angezeigten Zahlenwert vielleicht auf die Temperatur der Atmosphäre rückschließen, aber ohne diese Kenntnis ist es bloß ein relativ sinnfreier Zahlenwert. Eine Kamera eines anderen Fabrikats würde unter denselben Umständen vermutlich einen anderen Zahlenwert anzeigen. Vergleichende Messungen mit verschiedenen IR-Thermometern gibt's im genannten Thread.


    Tschau,
    Thomas

  • Hallo Matthias,


    Wenn Du so eine Kamera im Unterricht verwenden willst, wird es dir helfen, wenn Du dich etwas genauer mit dem Funktionsprinzip deiner Kamera vertraut machst. Versuch auf jeden Fall, Informationen zu bekommen, die über das Bedienungshandbuch hinaus gehen.


    In welchem Wellenlängenbereich arbeitet die Kamera?
    Welcher Detektortyp wird verwendet? Wird er gekühlt? Wenn ja, wie und auf welche Temperatur?
    Aus welchem Material besteht die Optik?


    Gruß,
    Martin

  • Lieber Thomas, lieber Martin,


    interessante Antworten!


    Der Nachbarlink beschäftigt sich mit der Frage der Messung der Himmelsqualität. Mir ist grob aufgefallen, dass Wolken "wärmer" als klarer Himmel angezeigt werden, aber das kann man ja auch mit dem boßen Auge sehen, ob Wolken da sind ;_)


    Ich habe die Kamera eigentlich für Physik-Unterricht gekauft und nur spaßeshalber den Galilei gespielt, welcher sein Fernrohr auch zuerst auf der Erde nutzte und erst später auf die Idee kam, nach oben zu guggen.


    Mein Verdacht auf Grund der aufklärenden und präzisen Infos von Thomas (wiedermal!!) ist, dass Galillei von seiner Bewegung zum Himmel hin etwas mehr Gewinn hatte als ich :-( ;-)


    Grüße!


    Matthias

Participate now!

Don’t have an account yet? Register yourself now and be a part of our community!