Wie erwärmt sich eine Leiterplatte unter Last? Wie verändert sich die Oberflächentemperatur eines Werkstoffs beim Abkühlen? Wärmebildkameras machen solche Vorgänge sichtbar und liefern Messdaten für ihre Untersuchung. An Hochschulen verbinden sie praktische Experimente mit wissenschaftlicher Analyse und anschaulicher Lehre.
Das FLIR A40 Research & Development Kit kombiniert eine stationäre Wärmebildkamera mit Software zur radiometrischen Aufzeichnung und Auswertung. Es richtet sich an Forschungs- und Lehrlabore, die thermische Zusammenhänge untersuchen und Studierende an die Arbeit mit Temperaturdaten heranführen möchten.
Der folgende Film zeigt, wie vielseitig Wärmebildtechnik in der Wissenschaft eingesetzt werden kann.
Vom Wärmebild zum auswertbaren Datensatz
Bei einer radiometrischen Aufnahme stehen hinter dem Wärmebild auswertbare Temperaturwerte. Forschende können einzelne Punkte und größere Messbereiche betrachten, Temperaturverteilungen vergleichen und Veränderungen über die Zeit verfolgen.
Damit lässt sich beispielsweise untersuchen, wo auf einer Baugruppe ein Hotspot entsteht und wie sich die Wärme anschließend verteilt. Die Kamera erfasst die Oberfläche berührungslos. Das erleichtert Versuche, bei denen zusätzliche Kontaktsensoren am Messobjekt aufwendig anzubringen wären.
Drei Einblicke in die Forschung an der University of Sussex
Stressreaktionen berührungslos untersuchen
Professorin Gillian Forrester untersucht an der University of Sussex physiologische Reaktionen und Verhalten bei Menschen und anderen Primaten. Ein Forschungsansatz betrachtet Veränderungen der Nasentemperatur als möglichen Hinweis auf Stressreaktionen.
Wärmebildtechnik ermöglicht es, solche Temperaturverläufe ohne am Körper befestigte Messfühler zu erfassen. Die Messwerte werden im Zusammenhang mit dem Verhalten und den jeweiligen Beobachtungsbedingungen ausgewertet. Das Video stellt diesen Einsatz in der Primatenforschung vor.
Die Bedeutung des Infrarotspektrums verstehen
Viele wissenschaftliche Erkenntnisse entstehen durch Messungen außerhalb des sichtbaren Spektrums. Professor Stephen Wilkins erläutert am Beispiel der Astronomie, welche Bedeutung Infrarottechnologien für die Erforschung des Universums haben.
Für die Hochschullehre bietet das Thema einen anschaulichen Einstieg in das elektromagnetische Spektrum: Was wir sehen können, ist nur ein Teil der verfügbaren Information. Geeignete Instrumente erweitern die Beobachtung und ermöglichen neue wissenschaftliche Fragestellungen.
Physik durch eigene Beobachtungen begreifbar machen
Darren Baskill zeigt, wie Wärmebildtechnik das Interesse an Physik und Astronomie wecken kann. Vorgänge wie Wärmeübertragung, Strahlung und Absorption lassen sich im Experiment unmittelbar beobachten.
Für Lehrende eröffnet das die Möglichkeit, Studierende aktiv einzubeziehen: Sie formulieren eine Vermutung, führen einen Versuch durch und vergleichen die Beobachtung mit ihrer Erwartung. Aus einer Demonstration wird so eine Übung im wissenschaftlichen Arbeiten.
Das FLIR A40 R&D Kit für Forschungs- und Lehrlabore
Das A40 R&D Kit bietet einen Einstieg in stationäre thermische Messungen mit radiometrischem Bildstreaming. Die Kamera überträgt Bilddaten an einen Computer, auf dem der Versuch beobachtet, aufgezeichnet und ausgewertet werden kann.
| Eigenschaft | FLIR A40 R&D Kit |
|---|---|
| IR-Auflösung | 320 x 240 Pixel, insgesamt 76.800 Bildpunkte |
| Bildrate | 30 Hz |
| Thermische Empfindlichkeit | NETD <50 mK |
| Temperaturmessbereiche | -20 bis 175 °C und 175 bis 1.000 °C |
| Objektivvarianten | 29°, 51° oder 95°, je nach gewähltem Kit |
| Fokus | Mit dem mitgelieferten Fokuswerkzeug einstellbar |
| Integration | Gigabit Ethernet, GigE Vision und GenICam |
| Software | FLIR Research Studio Professional mit 1-Jahres-Lizenz |
Das folgende Video gibt einen Einblick in das Kit und die ersten Schritte zur Inbetriebnahme.
Messdaten mit FLIR Research Studio auswerten und teilen
Mit FLIR Research Studio können Sie Kamerastreams anzeigen, Versuche aufzeichnen und Temperaturdaten analysieren. Messbereiche, Diagramme und unterschiedliche Darstellungen helfen dabei, thermische Veränderungen innerhalb einer Aufnahme zu untersuchen.
Exportierte Messdaten lassen sich in weiterführende Auswertungen mit MATLAB oder Python einbeziehen. Die Software unterstützt Windows, macOS und Linux und erleichtert damit die Zusammenarbeit in Laboren mit unterschiedlichen Rechnerumgebungen.
Für die Weitergabe aufgezeichneter Versuche steht der kostenlose FLIR Research Studio Player zur Verfügung. Mit Research Studio Professional erstellte FRS-Dateien können darin geöffnet und analysiert werden. So lassen sich Datensätze für Lehrveranstaltungen oder studentische Auswertungen bereitstellen. Die Live-Verbindung zur Kamera und die Aufzeichnung erfolgen über Research Studio.
Weitere Funktionen stellen wir im Beitrag FLIR Research Studio 2026: Neue Funktionen für präzisere Thermografie-Analysen vor.
Ideen für Versuche in Labor und Praktikum
Für Lehrveranstaltungen und erste Untersuchungen bieten sich beispielsweise folgende Fragestellungen an. Ob das A40 Kit zum jeweiligen Versuch passt, hängt unter anderem von Objektgröße, Messabstand und zeitlichem Ablauf ab.
| Fachbereich | Beispielhafte Fragestellung |
|---|---|
| Elektrotechnik | Wie verändert sich die Temperaturverteilung einer Baugruppe bei unterschiedlichen Lastzuständen? |
| Maschinenbau | Wie unterscheiden sich zwei Kühlkonzepte beim Aufheizen und Abkühlen? |
| Materialwissenschaft | Wie gleichmäßig erwärmt sich eine Probe unter definierten Bedingungen? |
| Physik und Energietechnik | Wie wirken sich unterschiedliche Dämmmaterialien auf den Temperaturverlauf einer Oberfläche aus? |
Für belastbare Vergleiche sollten Sie die Messbedingungen dokumentieren. Dazu gehören insbesondere Emissionsgrad, reflektierte scheinbare Temperatur, Messabstand, Fokus und verwendeter Temperaturmessbereich. Bei Materialvergleichen müssen Unterschiede im Emissionsgrad berücksichtigt werden.
Kamera und Optik auf den Versuch abstimmen
Die Auswahl beginnt beim Messobjekt: Wie groß ist der relevante Bereich, aus welchem Abstand wird gemessen und wie schnell verändert sich die Temperatur? Daraus ergeben sich die Anforderungen an Auflösung, Optik und Bildrate.
Die Objektive des A40 Kits sind fest verbaut. Wählen Sie deshalb bereits bei der Bestellung die passende Variante. Für Messungen an kleinsten Bauteilen sind Abbildungsmaßstab und Fokusabstand besonders wichtig; das A40 Kit besitzt keinen Makromodus.
Für weitergehende Anforderungen stehen innerhalb der FLIR A40/A50/A70 R&D Kits höhere Auflösungen zur Verfügung: Die A50 bietet 464 x 348 Pixel, die A70 640 x 480 Pixel. Für spezialisierte Messaufgaben umfasst das FLIR Portfolio weitere Wärmebildkameras für Forschung und Entwicklung.
Thermische Messungen für Ihr Labor planen
Sie möchten Wärmebildtechnik in einer Lehrveranstaltung einsetzen, einen Prüfstand ergänzen oder Temperaturverteilungen in einem Forschungsprojekt untersuchen? TOPA unterstützt Sie bei der Auswahl von Kamera, Optik und Software.
Teilen Sie uns Ihre Anwendung, die Objektgröße, den vorgesehenen Messabstand und den erwarteten Temperaturbereich mit. Gemeinsam prüfen wir, welche Konfiguration zu Ihrem Versuchsaufbau passt.
