Geysir im Infrarotblick

  • 30. June 2017

Auch günstige, ungekühlte Mikrobolometer liefern dank Kalibrierung aufschlussreiche Wärmebilder.

Infrarotkameras zur Aufnahme von Wärmebildern werden stetig günstiger. Mikrobolometer-Detektoren brauchen nicht mehr gekühlt zu werden, liefern meist allerdings keine absoluten Temperatur­daten. Nun nutzte eine deutsch-amerikanische Physiker­gruppe handelsübliche Wärme­kameras, um Infrarot­bilder von Geysiren im Yellowstone-Nationalpark aufzunehmen. Dank einer Kalibrierung im Labor konnten sie mit den kompakten Kameras wissenschaftlich auswertbare Wärme­bilder der heißen Quellen aufzeichnen. Mit weiter fallenden Kosten und zunehmender Bildqualität erwarten die Forscher, dass die Aufnahme von Infrarot­bildern auf ein wachsendes Interesse von Hobby­forschern stoßen wird.

Abb.: Selbst günstige Wärmebildkameras liefern aussagekräftige IR-Aufnahmen von eruptierenden Geysiren. (Bild: M. Vollmer et al., TH Brandenburg)

Abb.: Selbst günstige Wärmebildkameras liefern aussagekräftige IR-Aufnahmen von eruptierenden Geysiren. (Bild: M. Vollmer et al., TH Brandenburg)

Michael Vollmer von der Technischen Hochschule Brandenburg nutzte gemeinsam mit Kollegen von der Montana State University in Bozeman verschiedene Infrarot­kameras mit 80.000 bis 300.000 Bildpunkten (324 × 256 resp. 644 × 512 Pixel). Zur Kalibrierung variierten sie die Kamera­temperatur im Messbereich zwischen null und hundert Grad, um den Einfluss der Umgebungs­temperatur auf die Aufnahmen des Bildchips zu bestimmen. Darauf führten sie eine Zwei-Punkt-Kalibrierung durch, um den Falsch­farben­bildern die entsprechenden Temperatur­werte zuordnen zu können.

Nach dieser Vorbereitung testeten Vollmer und Kollegen ihre günstigen Infrarot­kameras im Yellowstone-Nationalpark. Mit einer Rate von bis zu dreißig Bildern pro Sekunde filmten sie beispielsweise die heiße Wasser­fontäne des Old-Faithful-Geysirs. Nach einer Korrektur der aufgenommenen Daten mit der zuvor im Labor durch­geführten Kalibrierung konnten sie die Wasser­temperatur mit etwa 83,5 Grad relativ genau bestimmen. Beim Sponge Geysir – einer weiteren, weniger turbulenten heißen Quelle – erreichten sie über die Zusammen­setzung mehrerer Aufnahmen eine räumlichen Bildauflösung von drei Millimeter pro Bildpunkt.

Mit diesen Infrarot-Aufnahmen zeigten die Physiker, dass selbst günstige auf dem Markt verfügbare Wärmebild­kameras schon ausreichend genaue Temperatur­daten liefern, um Natur­phänomene untersuchen zu können. Dank geringer Kosten und vertretbaren Aufwand werden Infrarot­analysen selbst für Hobby­forscher zugänglich. Mit ersten, wenige hundert Euro teuren IR-Modulen für Smartphones, die allerdings noch eine sehr geringe Pixel­dichte aufweisen, könnten Wärmebilder in Zukunft sogar für Jedermann zugänglich werden und zur Verbreitung der Infrarot-Fotografie beitragen.

Jan Oliver Löfken

DE

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