Radiometrische Kalibrierung ungekühlter Infrarot-Kameras

In den letzten Jahren hat sich die Thermographie ungewöhnlich stark entwickelt. Die Grundlage dieses großen Markterfolges sind Infrarot-(IR-)Bildsensoren auf der Basis von Mikrobolometerarrays, da diese eine hervorragende thermische und räumliche Auflösung bei einer geringen Leistungsaufnahme und geringen Kosten besitzen. Da Mikrobolometer keine Kühlung erfordern und bei Umgebungstemperatur arbeiten, spricht man beim Einsatz von Mikrobolometerarrays in IR-Kameras von ungekühlten IR-Kameras.

Der vorliegende Band 51 der DRESDNER BEITRÄGE ZUR SENSORIK beschreibt nun den Kalibrierprozess von temperaturmessenden ungekühlten IR-Kameras. Ziele der Arbeit sind dabei eine komplette Beschreibung der Kalibrierung von IR-Kameras mit und ohne temperaturstabilisierten Mikrobolometerarrays und der dafür erforderlichen Geräte- und Messtechnik.

Im ersten Teil des Bandes werden zunächst ausgehend vom Stand der Technik Entwicklungstrends der Mikrobolometerarrays vorgestellt. Anschließend wird eine Systemübersicht gegeben und der Aufbau und die Funktionsweise von Mikrobolometerarrays beschrieben. Dann werden die erforderlichen Kenngrößen, wie z.B. die NETD, und theoretische Kameramodelle zur Berechnung der Signale der einzelnen Pixel erläutert. Die Art und Weise der Kalibrierung hängt auch von der zur Verfügung stehenden Messtechnik ab, die ausführlich dargestellt wird. Im zweiten Teil des Buches wird dann die Kalibrierung beschrieben. Nach dem Einstellen des Arbeitspunktes des Mikrobolometerarrays wird dessen Ungleichförmigkeit mittels einer Zweipunktkorrektur beseitigt. Hierbei muss zwischen temperaturstabilisierten und nicht stabilisierten Sensorarrays unterschieden werden. Dann werden alle defekten Pixel eliminiert und die Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur korrigiert. Abschließend erfolgt die Temperaturanbindung der Pixelkennlinie, d.h. die radiometrische Kalibrierung.