next up previous contents
Next: Probleme mit der Reflektivität Up: Emissivität Previous: Emissivität

Probleme mit der Emissivität

Die abgestrahlte Leistung (und damit die Intensität des Bildes einer Infrarotkamera) ist bei realen Körpern nicht mehr eindeutig abhängig von der Temperatur des Objektes. Für unterschiedliche Temperaturen und unterschiedliche Wellenlängenabhängigkeiten von tex2html_wrap_inline12228 kann das Integral in (2.29) den gleichen Wert liefern. Es ist somit nicht mehr möglich, die Temperatur eines Objektes abzuschätzen, ohne den Verlauf von tex2html_wrap_inline12228 innerhalb des sensitiven Spektralbereiches der Kamera zu kennen.

Die Analyse wird stark erleichtert, wenn tex2html_wrap_inline12228 bekannterma\3en nicht von der Wellenlänge abhängt, d. h. die Oberfläche sich wie ein grauer Strahler verhält. In diesem Fall vereinfacht sich (2.29) zu
 equation484
mit tex2html_wrap_inline12296. Der gemessene Strahlungsflu\3 unterscheidet sich nur durch einen konstanten Faktor von dem eines schwarzen Strahlers derselben Temperatur. Dies kann in der Eichkurve der Temperaturmessung berücksichtigt werden. Ein Beispiel für eine solche Rekalibrierung findet sich bei der Beschreibung der Kalibriereinrichtung (Kapitel 3.3.1), die im Rahmen dieser Arbeit zur Temperaturkalibrierung der Kamera entwickelt wurde.

Viele reale Objekte lassen sich mit ausreichender Genauigkeit als graue Strahler beschreiben, wenn sie dick genug sind, um alle nicht reflektierte Strahlung zu absorbieren. Für teilweise transparente Objekte kann in den meisten Fällen nach Abzug der transmittierten Strahlung die Restemission als `grau' angesetzt werden. In diesem Fall kann durch geschickte geometrische Anordnung dafür gesorgt werden, da\3 in Transmissionsrichtung eine homogene Hintergrund-Temperatur herrscht. Dadurch bewirkt der Transmissionsanteil nur einen konstanten (und bekannten, wenn zusätzlich die Temperatur des Hintergrundes gemessen wird) Offset.

Ein weiteres Problem stellt eine mögliche Winkelabhängigkeit dar. Im Falle einer winkelabhängigen spektralen Emissivität tex2html_wrap_inline12298 erscheint ein Körper der Temperatur tex2html_wrap_inline12190 selbst in einer isothermen Umgebung der Temperatur tex2html_wrap_inline12192 unterschiedlich hell, wenn er unter verschiedenen Winkeln beobachtet wird.

Für Lambertsche Oberflächen (Abschnitt 2.2.3) ist die Emissivität winkelunabhängig und es gilt tex2html_wrap_inline12304. Ein grauer Strahler ist per Definition Lambertsch: tex2html_wrap_inline12306.

Für die meisten Objekte gilt, da\3 sie sich für Beobachtungswinkel tex2html_wrap_inline11962, mit tex2html_wrap_inline1231055tex2html_wrap_inline12080 gegen die Oberflächennormale, in der praktischen Anwendung wie Lambertsche Strahler verhalten ([Gaussorgues, 94]). Dies trifft für die beiden in dieser Arbeit radiometrisch vermessenen `Objekte', die Wasseroberfläche und die Oberfläche von Tetenalgif zu.

Im weiteren Verlauf dieser Arbeit werden daher die winkel- und wellenlängenunabhängigen Koeffizienten tex2html_wrap_inline12270, tex2html_wrap_inline12234 und tex2html_wrap_inline12236 verwendet. Wo eine Abhängigkeit von Winkel oder Wellenlänge auftritt, beziehungsweise wichtig ist, wird dies ausdrücklich erwähnt.


next up previous contents
Next: Probleme mit der Reflektivität Up: Emissivität Previous: Emissivität

Horst Haussecker
Tue Jan 14 19:32:36 MET 1997