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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag December 15, 2017

Grenzen der thermischen, räumlichen und zeitlichen Auflösung ungekühlter Thermografiekameras

Limitation in thermal, spatial and temporal resolution of uncooled thermography cameras
  • Helmut Budzier

    Helmut Budzier ist Privatdozent am Institut für Festkörperelektronik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Hauptarbeitsgebiete: Infrarotmesstechnik, ungekühlte Wärmebildtechnik, Infrarotsensorik.

    Institut für Festkörperelektronik, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Technische Universität Dresden, Dresden

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    and Gerald Gerlach

    Gerald Gerlach ist Inhaber des Lehrstuhls für Festkörperelektronik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Hauptarbeitsgebiete: Sensorik, Mikrosystemtechnik, Entwicklung von Festkörpersensoren mit den Schwerpunkten Infrarotmesstechnik und piezoresistive chemische Sensoren, funktionale Dünnschichten.

    Institut für Festkörperelektronik, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Technische Universität Dresden, Dresden

From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Durch die enorme Entwicklung der Mikrobolometertechnologie hat sich die Thermografie in den letzten Jahren sehr stark entwickelt. So hat sie sich fest als Messtechnik für Temperaturen von Oberflächen etabliert. In diesem Beitrag wird nun untersucht, durch welche physikalischen Randbedingungen die weiteren Entwicklungen von Mikrobolometern hinsichtlich der thermischen, räumlichen und zeitlichen Auflösung begrenzt werden. Die minimal erreichbare NETD, die sogenannte BLIP-NETD (BLIP: Background Limited Infrared Performance), wird durch das Strahlungsrauschen der Objektstrahlung bestimmt. Sie hängt u. a. von der Pixelfläche und der Bandbreite der Signalauswertung ab. Der kleinste auflösbare Messfleck ist durch die Fraunhofer-Beugung an einer kreisrunden Apertur entstehende Airy-Scheibe gegeben. Aus der optischen Modulationsübertragungsfunktion (MTFO) ergibt sich der kleinste sinnvolle Pixelabstand.

Abstract

Due to the enormous development of microbolometer technology, thermography has been developing very strongly in recent years. Thermography has firmly established itself as a measuring technique for the temperature of surfaces. In this paper, we will investigate the physical boundary conditions that limit the further development of microbolometers with regard to thermal, spatial and temporal resolution. The minimum achievable NETD, the so-called BLIP-NETD (BLIP: Background Limited Infrared Performance), is determined by the radiation noise of the object radiation. It depends, among other things, on the pixel area and the bandwidth of the signal. The smallest resolvable measuring spots are the Airy disks resulting from Fraunhofer diffraction at a circular aperture. The smallest meaningful pixel pitch results from the optical modulation transfer function (MTFO).

About the authors

Helmut Budzier

Helmut Budzier ist Privatdozent am Institut für Festkörperelektronik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Hauptarbeitsgebiete: Infrarotmesstechnik, ungekühlte Wärmebildtechnik, Infrarotsensorik.

Institut für Festkörperelektronik, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Technische Universität Dresden, Dresden

Gerald Gerlach

Gerald Gerlach ist Inhaber des Lehrstuhls für Festkörperelektronik an der Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik der Technischen Universität Dresden. Hauptarbeitsgebiete: Sensorik, Mikrosystemtechnik, Entwicklung von Festkörpersensoren mit den Schwerpunkten Infrarotmesstechnik und piezoresistive chemische Sensoren, funktionale Dünnschichten.

Institut für Festkörperelektronik, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Technische Universität Dresden, Dresden

Received: 2017-6-16
Revised: 2017-10-4
Accepted: 2017-11-14
Published Online: 2017-12-15
Published in Print: 2018-1-26

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston

Downloaded on 28.3.2024 from https://www.degruyter.com/document/doi/10.1515/teme-2017-0064/html
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