Helmut Budzier hat Elektrotechnik an der Technischen Universität Dresden studiert und 1987 seine Promotion zum Doktor-Ingenieur auf dem Gebiet pyroelektrischer Sensoren abgelegt. Seit 1988 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Festkörperelektronik der TU Dresden und hat zahlreiche Forschungsprojekte auf den Gebieten der Sensorapplikation, Entwicklung von Thermografiesystemen und Infrarotmesstechnik geleitet. Gerald Gerlach hat an der Technischen Universität Dresden Elektrotechnik studiert. Nach seiner Promotion zum Doktor-Ingenieur 1987 hat er 1991 habilitiert und ist seit 1993 Professor an der Fakultät Elektrotechnik der Technischen Universität Dresden. Er ist seit 1996 Direktor des Instituts für Festkörperelektronik. Schwerpunkte seiner Forschung sind die physikalische Wirkungsweise, die Materialien, die Herstellung und Anwendungen von festkörperelektronischen Sensoren.

• Vorwort ixSymbolverzeichnis xiAbkürzungsverzeichnis xv1 Einführung 11.1 Infrarotstrahlung 11.2 Technische Anwendungen 41.3 Vorteile der berührungslosen Temperaturmessung 61.4 Historische Entwicklung 7Literatur 122 Radiometrische Grundlagen 132.1 Strahlungsphysik 132.1.1 Ausbreitung von Strahlung 132.1.2 Ausbreitung in verlustfreien Medien 162.2 Strahlungsgrößen 222.2.1 Strahlungsfeldbezogene Größen 222.2.2 Senderseitige Größen 232.2.3 Empfängerseitige Größen 242.2.4 Spektrale Größen 242.2.5 Absorption, Reflexion und Transmission 262.3 Strahlungsgesetze 272.3.1 Planck’sches Strahlungsgesetz 272.3.2 Wien’sches Verschiebungsgesetz 312.3.3 Stefan-Boltzmann-Gesetz 342.3.4 Kirchhoff’sches Strahlungsgesetz 362.3.5 Fotometrisches Grundgesetz 372.4 Emission 462.4.1 Emissionsgrad 462.4.2 Schwarze Strahler 482.4.3 Emission realer Körper 562.4.4 Bestimmung des Emissionsgrades 612.5 Reflexion 642.5.1 Reflexionsgrad 642.5.2 Reflexion an Grenzflächen 652.5.3 ReflexionandünnendielektrischenSchichten 662.6 Transmission 702.6.1 Transmissionsgrad 702.6.2 Transmission von Körpern 712.6.3 Transmission der Atmosphäre 752.6.4 Abhängigkeit von der CO 2 -Konzentration 81Literatur 823 Sensor- und Gerätekennwerte 853.1 Thermische Auflösung 853.1.1 Empfindlichkeit 853.1.2 Rauschen 893.1.3 Rauschäquivalente Leistung NEP 1063.1.4 Detektivität 1083.1.5 Rauschäquivalente Temperaturdifferenz NETD 1103.1.6 Inhomogenitätsäquivalente Temperaturdifferenz IEDT 1133.2 Räumliche Auflösung 1153.2.1 Optisch-geometrische Beziehungen einer scharfen Abbildung 1153.2.2 Begrenzung der Ortsauflösung 1173.2.3 Spaltbildfunktion und Messfleckgröße 1193.2.4 Modulationsübertragungsfunktion MTF 1213.3 Zeitliche Auflösung 1323.3.1 Zeitkonstante 1333.3.2 Einstellzeit 1353.3.3 Erfassungszeit 1373.4 Zusammenfassung 137Literatur 1374 Infrarotsensoren 1394.1 Thermische Infrarotsensoren 1404.1.1 Wirkprinzipien 1404.1.2 Thermoelektrische Strahlungssensoren 1454.1.3 Pyroelektrische Sensoren 1474.1.4 Mikrobolometer 1494.2 Photonensensoren 1534.2.1 Wirkprinzipien 1544.2.2 Fotowiderstände 1624.2.3 Fotodioden 1664.2.4 Bildgebene Photonensensoren 1684.3 Vergleich von thermischen und photonischen Sensoren 1704.3.1 Thermische Auflösung 1724.3.2 Zeitliche Auflösung 1734.3.3 Kosten 1734.3.4 Energieverbrauch 1744.4 Kühlung von Sensoren 1744.4.1 Thermoelektrische Kühler 1754.4.2 Direktkontaktkühlung 1764.4.3 Joule-Thomson-Kühler 1774.4.4 Kleinkältemaschinen 1784.4.5 Vergleich der Kühlverfahren 180Literatur 1825 Pyrometer 1875.1 Aufbau und Funktionsweise 1875.1.1 Grundaufbau 1875.1.2 Funktionsweise 1885.1.3 Berücksichtigung parasitärer Strahlungsanteile 1915.1.4 Pyrometergleichung 1925.2 Grundtypen 1935.2.1 Gleichlichtpyrometer 1945.2.2 Wechsellichtpyrometer 1945.3 Messverfahren 1965.3.1 Gesamtstrahlungspyrometer 1985.3.2 Spektralpyrometer 2025.3.3 Bandstrahlungspyrometer 2065.3.4 Verhältnispyrometer 2125.3.5 Mehrkanalpyrometer 2185.4 Messunsicherheit 2205.4.1 Kalibrierung 2205.4.2 Absolute und relative Messunsicherheit 2215.4.3 Umfeldfaktor SSE 2235.5 Kenngrößen und Klassifizierung 2265.5.1 Kenngrößen 2265.5.2 Klassifizierung von Pyrometern 2275.5.3 Spezielle Baugruppen für Pyrometer 2315.6 Auswahl eines für eine Messaufgabe geeigneten Pyrometers 2345.6.1 Allgemeine pyrometrische Messungen 2355.6.2 Pyrometrische Temperaturmessungen an speziellen Materialien 2385.6.3 Applikationen mit Quotientenpyrometern 240Literatur 2416 Thermografie 2436.1 Aufbau und Funktionsweise 2446.1.1 Aufbau 2446.1.2 Funktionsweise 2456.2 Bauarten 2476.2.1 Scannende Thermobildgeräte 2476.2.2 Zeilenkameras 2486.2.3 Starrende Thermobildkameras 2496.3 Messverfahren 2566.3.1 Bandstrahlungsthermobildgeräte 2576.3.2 Spektralkameras 2586.3.3 Räumliche Auflösung 2596.4 Justage 2646.4.1 Ursachen der Ungleichförmigkeit 2656.4.2 Arbeitspunkteinstellung 2696.4.3 Korrektur defekter Pixel 2726.4.4 Korrektur der Ungleichförmigkeit (NUC) 2796.4.5 Radiometrische Justage 2976.4.6 Zusammenfassung 2996.5 Messunsicherheit 3016.5.1 Ungleichförmigkeit 3016.5.2 Umfeldeinfluss (Size-of-Source-Effekt) 3026.5.3 Kalibrierung 3046.6 Kenngrößen und Klassifizierung 3056.6.1 Kenngrößen von Thermobildgeräten 3056.6.2 Klassifikation von Thermobildgeräten 3086.7 Auswahl einer für eine Messaufgabe geeigneten Thermobildkamera 3116.7.1 Allgemeine Messungen mit Bandstrahlungsthermobildgeräten 3136.7.2 Bandstrahlungsthermobildgeräte für konkrete Anwendungen 3146.7.3 Spektralkameras 3146.8 Anwendungen 3156.8.1 Passive Thermografie 3156.8.2 Aktive Thermografie 3176.8.3 Auswertemethoden in der Thermografie 318Literatur 319Stichwortverzeichnis 323