Eine höhere Materialausnutzung und der Einsatz neuer Werkstoffe erfordern einen immer häufigeren Einsatz von Kontrollverfahren zur Zustandsüberwachung und Zustandsdiagnose (Condition Monitoring) sicherheitsrelevanter Systeme und Prozesse u. a. in den Bereichen Maschinenbau, Bauwesen und Umwelt. Diese Kontrollverfahren sollten aus Sicherheitsgründen, aber auch aus Zeit- und Kostengründen schnell, berührungsfrei und wenn möglich während des Betriebs (in-situ oder in-line) oder zumindest vor-Ort eingesetzt werden können. Es bestehen daher höchste Anforderungen an Sensorik und Messdatenverarbeitung. Für die thermografischen Verfahren ergeben sich daraus neue Anwendungsmöglichkeiten im Mikro- und Makrobereich für Einzelprüfungen, wiederholende Untersuchungen (intermittierende Überwachung) und Langzeitmonitoring.
Experimenteller Aufbau zur aktiven Thermografie von Betonstrukturen mit Infrarot-Strahlern zur Erwärmung der Oberfläche, Infrarot-Kamera und Computersystem zur Echtzeiterfassung der Thermogramme
Die IR-Thermografie ermöglicht die Ermittlung der Oberflächentemperatur eines Objektes mit einer IR-Kamera und die Darstellung der Temperaturverteilung als Falschfarben- oder Grauwertbild (Thermogramm). Die IR-Thermografie ist Bild gebend, berührungslos und zerstörungsfrei und lässt zudem Aufnahmen von Thermogrammsequenzen mit hoher Bildwiederholrate zu. Unterschieden wird bei den Anwendungen zwischen passiver und aktiver Thermografie. Die passive Thermografie weist Unterschiede der optischen Eigenschaften der Oberfläche (Emissivität) und, bei vorhandenen Temperaturgradienten, auch Temperaturunterschiede auf Oberflächen nach. Wird mit zusätzlichem Energieeintrag aktiv erwärmt oder gekühlt, so wird dieser Vorgang als aktive Thermografie bezeichnet.
Ziel der Anwendung der IR-Thermografie in der zerstörungsfreien Prüfung ist der Nachweis und die quantitative Charakterisierung von Fehlstellen und Inhomogenitäten in der zu untersuchenden Struktur, die sich aufgrund unterschiedlicher thermischer Eigenschaften vom umgebenden Material unterscheiden. Neben direkten Wärmequellen werden für die aktive Thermografie verstärkt auch Energiequellen eingesetzt, die gezielt durch energetische Verluste am Ort einer Fehlstelle oder einer Inhomogenität Wärme erzeugen.
Dr. rer. nat.