Wärmebildtechnik im SWIR

Alle Objekte strahlen Licht im Infrarotbereich aus. Je heißer das Objekt ist, desto mehr Licht wird emittiert, und die Wellenlänge der Spitzenintensität wird immer kürzer. Das zeigt sich anhand von Schwarzkörperkurven für unterschiedliche Temperaturen, wie aus diesem Artikel hervorgeht: Schwarzkörperstrahlung (sun.org)
Kurzwelliges Infrarot (SWIR) kommt in vielen Anwendungen zur Abbildung von Objekten mit einer Temperatur von über 100 °C (> 373 °K oder > 212 °F) zum Einsatz. Oberhalb dieser Temperaturen geben Objekte genügend Wärmestrahlung ab, um trotz der Umgebungsbeleuchtung im Sichtfeld der Kamera erkannt zu werden. Imager für langwelliges Infrarot (LWIR) oder mittleres Infrarot (MWIR) werden zwar in der Regel für die Wärmebildtechnik verwendet, können aber nicht durch Glas, Quarz oder Kunststoffe sehen, die als Sicherheitsbarrieren verwendet werden. Außerdem müssen exotische Materialien wie Silizium oder Germanium für die Linsen verwendet werden, was ihren Nutzen für die Überwachung industrieller Prozesse einschränkt. NIR-SWIR-Imager hingegen werden zur Überwachung von Chemikalienrückgewinnungsöfen eingesetzt, bei denen Quarzoptiken das Bild durch 1 Meter dicke Wände leiten. Die Fernüberwachung des Endpunkts der Stahlverarbeitung ist eine kostengünstigere Methode, um festzustellen, wann die Schlacke den Eimer mit dem geschmolzenen Erz verlässt, da die Emissivität der Schlacke viel heller ist als das des Eisens. Die SWIR-Bildgebung „sieht“ die Defekte im Inneren der hohlen Flaschen, die aus der Form kommen, während MWIR und LWIR nur die Außentemperatur der Flaschen erkennen. Eine Kamera für den sichtbaren Bereich sieht die Defekte ebenfalls nicht, da die Glastemperaturen zu niedrig sind, um sichtbares Licht aus dem Defekt abzugeben.
SWIR „sieht“ sowohl das reflektierte Umgebungslicht als auch das thermisch emittierte Licht des Objekts, wodurch sich Objekte leichter unterscheiden lassen. In diesem Fall kann man die elektrischen Kabel des Lötkolbens und das 1,3 μm-Licht in der Ulbricht-Kugel auf der linken Seite des Bildes sehen.
Für Anwendungen der industriellen Bildverarbeitung wie Metallbeschichtung, Ofenüberwachung oder Flascheninspektion eignet sich die 2D-Kamera MVCam von Princeton Infrared Technologies (PIRT) oder für kontinuierliche Prozesse die 1-D-Kamera LineCam12 von PIRT. Sie verfügen über die Erfassungsgeschwindigkeit, die gleichmäßige Empfindlichkeitskurve und die nötige Empfindlichkeit, um die Aufgabe zu bewältigen.
Wenn Objekte unter 100 °C durch Fenster oder Glaslinsen hindurch abgebildet werden sollen, kann die stark gekühlte SciCam12 die ideale Lösung sein. Indem der Detektorarray unter Raumtemperatur abgekühlt wird, steigt seine Empfindlichkeit stark an. Um die Selektivität für die thermischen Eigenschaften des Prüfobjekts zu verbessern, kann es jedoch hilfreich sein, die Bildgebung durch einen Langpassfilter mit 1 m Wellenlänge durchzuführen, um sichtbare Reflexionen zu reduzieren.
Kontaktieren Sie das SWIR-Prüflabor von PIRT, um Ihre Anwendung ausführlich zu besprechen und die beste Bildgebungslösung zu finden.