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Abb. 79: Entstehung des digitalen Rauschens

      Bei Thermokameras sind aufgrund des relativ begrenzten dynamischen Bereichs der Sensoren und der enormen Datenmenge, die ohnehin schon durch die (im nächsten Abschnitt näher behandelte) zweidimensionale Rasterung erzeugt wird, Auflösungen von 12 Bit, 14 Bit bzw. max. 16 Bit üblich. Das bei diesen Auflösungen zu erwartende Quantisierungsrauschen ist (als Temperaturrauschen) in der folgenden Tabelle aufgeführt. Es ist ersichtlich, dass der aus der Digitalisierung resultierende Rauschpegel schon bei 12 Bit Auflösung relativ zu den - für thermografische Messanordnungen typischen - Messfehlern (z.B. aufgrund einer Ungenauigkeit bezüglich der Angabe des Objektemissionswertes) praktisch vernachlässigbar ist. Das digitale Rauschen kann jedoch (insbesondere bei Messung niedriger Temperaturen und engen Anzeigebereichen) die visuelle Erkennbarkeit der Temperaturzusammenhänge nachteilig beeinträchtigen.

Tabelle 10: digitales Rauschen in einigen typischen Messbereichen

      2.2.3. Zweidimensionale Rasterung - geometrische Diskretisierung

      Auch über die Objektfläche betrachtet erfolgt eine „Abtastung” - noch dazu zweidimensional. Egal, ob es um auf Matrixsensoren (FPA-Sensor = FocalPlaneArray-Sensor) oder auf dem Scannerprinzip basierende Thermokameras geht, bei allen wird die Strahlung von der Oberfläche des zu messenden Objekts in diskreten Teilflächen entsprechend der geometrischen Form des jeweiligen Einzeldetektors erfasst. Der Erfassung der jeweiligen Strahlungsdurchschnittswerte für die so definierten Teilflächen folgt die Verarbeitung derselben nach den bereits behandelten Regeln und Schritten. (Es ist wichtig hier zu betonen, dass die Sensoren - unabhängig von ihrer Theorie und ihrem Design - nur ein Signal abgeben können, das proportional zur durchschnittlichen Strahlung ist, der sie ausgesetzt sind. Es gibt absolut keine Möglichkeit, die minimalen oder maximalen Werte innerhalb eines Einzeldetektors „auszulesen”. Die Auswirkungen dieses Umstandes werden im Kapitel 3.2.10.2. „Geometrische Auflösung thermografischer Systeme” ausführlich diskutiert.)

      Die Signalverarbeitung in einer Thermokamera besteht also - die Abläufe der beiden vorherigen Unterkapitel mit einschließend - aus mehreren Schritten. Sie beginnt mit der „zweidimensionalen” flächigen und zusätzlich noch zeitlich diskreten Erfassung der Strahlungsintensität der Objektoberfläche, setzt sich dann mit der pixelweisen Quantisierung fort und wird durch die Umrechnung der numerischen Strahlungsintensitätswerte in Temperaturwerte messtechnisch beendet. Anschließend erfolgt noch die Umwandlung der numerischen Temperaturwerte in Farbkode zwecks „visueller” (graphischer) Darstellung dieser Daten.

Die Schritte der Signalverarbeitung in einer Thermokamera sind in der folgenden Grafik selbsterklärend und anschaulich für die Erfassung eines einzelnen Thermogrammes (also für nur einen einzigen diskreten Zeitpunkt) zusammengefasst: