Wärmebildkamera Vergleich 2023

Das den gängigen Wärmekameras zugrunde liegende Prinzip wird Thermografie (auch: Thermographie oder Elektrothermographie) genannt. Unter diesem Begriff wird das bildgebende Verfahren bezeichnet, das die Wärmestrahlung sichtbar macht. Die Funktionsweise liegt darin, dass die für das menschliche Auge unsichtbare Infrarotstrahlung in elektrische Signale umgewandelt wird, die daraufhin zur Erzeugung eines Bildes verwendet werden. Dieses ist meist in so genannten Falschfarben gehalten, d.h. weicht vom natürlichen Seh-Eindruck deutlich ab.

1.1. Die Entdeckung der Wärmestrahlung

Die Entdecken des infraroten Frequenzbereiches von Strahlung geht auf den deutschstämmigen Physiker Friedrich Wilhelm Herschel zurück. Dieser war in der Zeit des Siebenjährigen Kriegs als Militärmusiker nach England verlegt worden, das zur damaligen Zeit mit Georg II. den gleichen Herrscher wie Hannover, Herschels Heimatland, hatte. Ab 1758 lebte Herschel in England und widmete sich neben seiner Tätigkeit als Musiker auch der Mathematik und Astronomie. Zudem baute er musikalische und astronomische Instrumente.

Herschels astronomisches Interesse war von dem Ziel angetrieben, das sichtbare Universum mit seinen Sternen und Nebeln zu kartografieren. Die zu dieser Zeit gängigen Instrumente reichten nicht mehr aus, weshalb er selbst begann, Teleskope zu konstruieren. Seine Entdeckung des Planeten Uranus, den er – dem englischen König zu Ehren – Georgium Sidus (Georges Gestirn) nannte, brachte ihm sowohl schlagartige Berühmtheit als auch eine jährliche Pension aus des Königs Kasse ein. Somit konnte er seine musikalischen Tätigkeiten niederlegen und sich ganz der Astronomie widmen.

Im Rahmen seiner astronomischen Betrachtungen sah sich William Herschel, wie er seit seiner Einbürgerung 1793 genannt wurde, mit dem Problem konfrontiert, dass Sonnenbeobachtungen aufgrund der emittierten Wärme schon nach kurzer Zeit zu Augenschädigungen führen konnten. Daraufhin begann Herschel, mit verschiedenen Filtern zu experimentieren, die aus farbigem Glas bestanden. Er stellte fest, dass einige Materialien mehr Wärme als andere durchließen. Ganz Wissenschaftler, entschloss sich Herschel, ein systematisches Experiment durchzuführen, um diesen Umstand weiter zu ergründen.

Weißes Licht bricht sich im Prisma in seine Spektralfarben auf.

Er begann, ein Experiment mit einem Prisma durchzuführen, wie es schon Newton zur Entdeckung führte, dass Licht sich aus verschiedenen Spektren zusammensetzt. Herschel war jedoch nicht an den Farben, sondern an der Wärmeverteilung interessiert. Mithilfe eines Quecksilberthermometers, dessen Spitze in schwarze Tinte getaucht worden war, um Verfälschungen durch Lichteinstrahlung auszuschließen, wurde das Lichtspektrum untersuch.. Herschel stellte anhand der Untersuchung der einzelnen Spektralfarben, die er sich durch ein Prisma auf einen Tisch werfen ließ, fest, dass sich die Temperatur vom violetten zum roten Bereich immer weiter steigerte.

Dieser Effekt musste Herschel nicht unerwartet getroffen haben, da er schon in vorangegangenen Experimenten eines italienischen Physikers belegt war. Herschel meinte jedoch, dass es einen Punkt geben muss, indem die gemessene Temperatur ein Maximum erreicht, und fand diesen schließlich weit außerhalb des roten Bereich seines Lichtprismas. Herschel nannte diesen Bereich des elektromagnetischen Spektrums „thermometrisches Spektrum“, „dunkle Wärme“ oder „die unsichtbare Strahlung“.

Der Begriff „infrarot“ tauchte erst einige Zeit später auf. Er leitet sich vom lateinischen Wort infra ab, was „darunter, unter oder unterhalb“ bedeutet. Das Wort bezeichnet daher den Bereich „unter rot“.

Nach William Herschels Tod führte dessen Sohn John weitere Studien durch. Um 1840 entwickelte John Herschel ein erstes Wärmebild, das mithilfe eines dünnen Ölfilms die Oberflächenstrahlung sichtbar machte. Später wurde auch mit Thermopapier gearbeitet, bei dem durch Kontakt mit Oberflächen eine Abbildung der thermischen Strahlung möglich war. Diese Verfahren sind jedoch nur begrenzt verwendbar, da die Oberflächen plan sein müssen und der abbildbare Temperaturbereich recht klein ist.

Ein entscheidender Faktor bei Wärmebildern ist der so genannte Emissionsgrad: Diese Größe spezifiziert die Wärmeabstrahlung eines Gegenstandes und liegt im Bereich zwischen 0 und 1, wobei 1 für keine Wärmeabstrahlung steht. Der Emissionsgrad muss bekannt sein, um die Temperatur des abstrahlenden Körpers bestimmen zu können. Bei gängigen Wärmebildkameras kann der Emissionsgrad eingestellt werden.

Hinweis: Die meisten Baumaterialien haben einen Emissionsgrad zwischen 0,9 und 1.

1.2. Die Entwicklung der Wärmebildkamera

Das Wärmebild eines menschlichen Gesichts, dessen Besitzer unter Fieber leidet.

Die ersten Schritte in Richtung der heutigen Wärmekamera wurden mit dem Bolometer genommen. Dieses Gerät ermöglichte es, kontaktlos Strahlungen zu Messen. Es wurde im Jahr 1878 vom amerikanischen Astronomen Samuel Pierpont Langley entwickelt und in der Folge in der Schifffahrt eingesetzt. Es konnten so versteckte Eisberge ausfindig gemacht werden.

Im Rahmen von militärischen Forschungen wurden die Arbeiten an Wärmebildkameras weiter fortgeführt. Durch die militärische Geheimhaltung waren die Ergebnisse jedoch bis ca. 1950 unter Verschluss. Seit den 1960er-Jahren existieren Wärmebildgeräte, die für den zivilen Gebrauch einsetzbar sind.

Die Funktionsweise einer Wärmekamera ist im Prinzip einer Fotokamera ähnlich: Ein Sensor wandelt Strahlung in Strom um, der dann durch digitale Prozesse verwendet wird, um ein Wärmebild zu erzeugen. Im Gegensatz zur Kamera werden beim Thermografen jedoch nicht sichtbare Strahlungsbereiche verarbeitet.

Die Sensoren bestehen aus verschiedenen Materialien. Je nach Wellenlängenbereich der Strahlung kommen unterschiedliche Detektoren zum Einsatz. Sie finden eine Übersicht in der folgenden Tabelle:

Wärmebildgeräte für den professionellen Gebrauch arbeiten mit gekühlten Sensoren. So kann eine Verfälschung der Messergebnisse durch eigene Wärmestrahlung ausgeschlossen werden. Da die kryogenische Kühlung der Sensoren aufwändig ist (die Sensoren werden zur Kalibrierung meist auf Temperaturen unter 200° Celsius herabgekühlt), sind Infrarotkameras mit Kühlsystem entsprechend kostspielig. In unserem Wärmebildkamera-Vergleich finden Sie daher keine Wärmekamera mit gekühltem Sensor.

1.3. Einsatzgebiete von Wärmebildkameras

Infrarotkameras werden in einem weiten Spektrum an Einsatzgebieten verwendet, sowohl im militärischen als auch zivilen Bereich. Unsere Auflistung gibt Ihnen eine Auswahl an Einsatzgebieten von Wärmekameras.

• Bauwesen: Untersuchungen zur Wärmeisolation und Luftdichtheit von Gebäuden, Leckageortung
• Feuerwehr: Wärmebildkamera zum Aufspüren von Glutnestern und Suche nach Personen in verrauchten Gebäuden (keine Technoclubs)
• Industrie: Werkstoffprüfung
• Jagd: Wärmebildkamera zum Erspähen von zu bejagendem Getier und Auffinden des geschossenen Wildes
• Medizin: Erkennung von Entzündungen und Untersuchungen zur Durchblutung
• Militär: Aufspüren von Aktivitäten des Feindes
• Polizei: Grenzüberwachung, Personensuche

Zusätzlich lässt sich allerlei Schabernack mit einer Wärmebildkamera anstellen, sodass er für Privatanwender zu einem beliebten Gadget geworden ist. Dafür sprechen auch die vermehrt produzierten Aufsteck-Wärmebildkameras fürs Handy.

Für den Privatgebrauch gibt es verschiedene Bauweisen von Wärmebildkameras. Wir stellen Ihnen die wichtigsten Typen in unserem Wärmebildkamera Vergleich vor, um Sie zu befähigen, die für Sie beste Infrarotkamera zu kaufen. Hier kommen Sie zu unserem Vergleich von Infrarot-Thermometer.

2.1. Smartphone-Zubehör

Die Smartphone-Kameras wie das FLIR One können in den verschiedensten Bereichen eingesetzt werden.

Eine immer beliebter werdende Bauform von Wärmekameras ist die des Smartphone-Dongles. Der Begriff „Dongle“ wurde ursprünglich verwendet, um Kopierschutzstecker zu bezeichnen, die dazu eingesetzt wurden, Software vor unautorisierten Zugriffen zu schützen. Im jüngeren Sprachgebrauch bezeichnet „Dongle“ jedoch einen Stecker, der die ursprüngliche Funktionsweise eines Geräts erweitert. So spricht man bspw. von WLAN-Dongles für Fernseher, Bluetooth-Dongles etc.

Die Thermokamera fürs Smartphone ist meist ein kompaktes Wärmekamera-Modul, das an die Ladebuchse des Smartphones angeschlossen wird. Die entsprechenden Modelle werden dann jeweils in zwei Versionen angeboten. So gibt es Android-Wärmebildkameras und solche für iPhones. Die Stecker sind fest verbaut, weshalb es derzeit nicht möglich ist, ein Gerät für mehrere Smartphone-Arten zu erwerben. Technikbegeisterte Youtuber haben schon darauf hingewiesen, dass es praktisch wäre, austauschbare Stecker an die Dongles zu montieren, wie es bei Apple-Ladegeräten bspw. bereits Usus ist.

Der Micro-USB-Anschluss ist auf Grund seines Querschnitts nicht beidseitig verwendbar.

Durch die fest eingebauten Stecker ergeben sich mitunter Schwierigkeiten: Während die iPhone-Buchse Lightning beidseitig verwendbar und demnach die Ausrichtung der Kamera variabel ist, ist bei den Micro-USB-Buchsen keine Variation möglich. Das führt dazu, dass bei einigen Herstellern (z.B. HTC), die ihre USB-Buchse mit der breiten Seite zum Display hin positionieren, nur eine Ausrichtung der Kamera zum Nutzer hin möglich ist, was die Nutzung erheblich erschwert. Achten Sie darauf, dass Ihr Smartphone OTG-fähig ist, also einen direkten Datenaustausch zwischen den Geräten erlaubt.

Tipp: Wenn Sie ein HTC-Gerät besitzen, können Sie ein kurzes USB-Kabel erwerben, um die Mini-Wärmebildkamera dennoch nutzen zu können. So erleben Sie keine Enttäuschung, wenn Sie ein FLIR One kaufen.

Das Innenleben der Wärmekamera-Dongles besteht aus einem Infrarot-Sensor. In manchen Fällen, wie etwa beim FLIR One, ist noch ein zweites Objektiv mit einer VGA-Kamera versehen, um die generell etwas niedrigere optische Auflösung der IR-Kamera mit VGA-Bildern zu unterlegen. Das erleichtert die Orientierung im Wärmebild. Die Ansteckgeräte sind zudem mit einem eigenen Akku versehen, damit die Batterie des Smartphones nicht durch zusätzlichen Stromverbrauch strapaziert wird.

Bei den Stecksystemen muss eine kompatible App heruntergeladen werden, welche das Smartphone befähigt, die Verarbeitung der vom Aufsteckteil gelieferten Daten zu leisten. Diese Programme sind kostenfrei auf den jeweiligen Plattformen (iTunes, Google Play) herunterzuladen. Mithilfe der Programme lässt sich die Kamera steuern, Farbschemata einstellen, Videos und Fotoaufnahmen erstellen usw.

Beachten Sie: Der Hersteller Seek Thermal verlangt seit einem Update im Juli 2016 eine Registrierung, um die App zu nutzen. Wenn Sie Datenschutzbedenken hegen, sollten Sie zu einem anderen Hersteller greifen.

2.2. Pyrometer

Ein Wärmebild-Pyrometer, wie es im Bauwesen eingesetzt wird (Fluke Wärmebildkamera).

Besonders im Bauwesen wird gern auf erweiterte Pyrometer zurückgegriffen. Als Pyrometer wird zunächst ein Gerät für die kontaktlose Temperaturmessung bezeichnet. Während viele Geräte jedoch nur die Temperatur ausgeben können, ist bei den Thermobild-Pyrometern auch eine bildliche Wiedergabe der untersuchten Oberfläche möglich. Im Vergleich zu anderen Geräten ist die Auflösung zwar gering, dennoch kann die thermische Empfindlichkeit helfen, Wärmebrücken etc. aufzuspüren.

2.3. Taschenkamera

Ebenfalls beliebt sind im Privatbereich Standalone-Geräte, die ohne zusätzliche Hardware verwendet werden können. Der Vorteil hierbei ist, dass das Gerät einsetzbar ist, wenn Sie es brauchen. Es ist nicht notwendig, den Smartphone-Akku ebenso wie den Kamera-Akku im Blick zu behalten – wenn der Akku der Taschen-Wärmebildkamera geladen ist, können Sie loslegen.

Die Geräte sind meist handlich gebaut, verfügen über ein Display und sind einfach zu bedienen. Durch einen eigenen Akku verfügen sie über lange Einsatzzeiten. So ist bspw. ein Einsatz auf dem Hochstand zur Wildbeobachtung denkbar. Auf eine Möglichkeit zur Auswertung müssen Sie dennoch nicht verzichten: Viele Wärmebildkameras haben USB für die Koppelung mit dem Computer. Zudem wird die Speicherung von Aufnahmen großteils per SD-Karte abgewickelt, womit die Mobilität der Daten gewährleistet ist.

Da die Sensoren einer Infrarotkamera sehr empfindlich sind, sollten Sie darauf achten, extreme Temperaturen, Feuchtigkeit und Stöße zu vermeiden. Stellen Sie sicher, dass der Akku Ihres Geräts geladen ist, um nicht während der Arbeit an Ihrer Aufgabe von einem aufgebenden Akku überrascht zu werden.

Sie können Systeme wie FLIR-Thermografie (z.B. FLIR B335) in verschiedener Weise einsetzen, wie Ihnen dieses Video vor Augen führt:

Einen kompletten Wärmebildkamera-Test hat Deutschlands bekannteste Stiftung noch nicht vorgelegt. Das FLIR One jedoch, eines der beliebten Produkte aus der Kategorie Smartphone-Wärmebildkamera, hat sie sich bereits näher angesehen.

Dabei ist die Stiftung zu dem Ergebnis gekommen, dass die Auflösung der FLIR-Infrarotkamera wesentlich geringer ist als die einer professionellen Infrarot-Wärmebildkamera, wie sie etwa von Polizei und Feuerwehr eingesetzt wird. Zudem ist sie etwas abhängiger vom Umgebungslicht, was bei den teuren Profi-Geräten nicht der Fall ist. Die Stiftung kommt insgesamt zum Ergebnis, dass das FLIR One für Privatanwender ein nützliches Tool ist, obwohl es mit den professionellen Geräten nicht konkurrieren kann.