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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Thermopile: Ausgansspannung vs. Wäremestrahlung


Autor: Tobi Wan Kenobi (Gast)
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Hi Leute!

Ich habe mich hier ein bisschen durch's Forum gelesen und unter anderen 
den Beitrag über die Billig-Wärembildkamera gefunden: 
Beitrag "Wärmebildkamera für Arme"

Der löst mein Problem aber nicht und für meine Frage will ich ihn auch 
nicht missbrauchen.

Ich habe ein Thermopile-Array mit digitalem Ausgang. (Für denjenigen, 
den die Funktion des Thermopiles jetzt nicht einfällt: zwei 
unterschiedliche, miteinander verbundene Leiter erzeugen bei 
Temperaturdiffernz eine elektrische Spannung).

Meine Physikunterlagen sagen mir: Objekttemperatur ist proportional zur 
vierten Potenz der Wärmestrahlung. Im Klartext: Verdopplung der 
Temperatur gibt 16fache Wäremstrahlung.

Der Sensor produziert jetzt eine Ausgangsspannung, die proportional zur 
Differenz der Objekttemperatur und der Chiptemperatur (bzw. der 
Gehäusetemperatur) ist. Die Gehäusetemperatur kann ich als konstant 
betrachten, dann ist doch auch die Ausgangsspannung und der gewandelte 
digitale Stream vom Sensor doch auch proportional zur vierten Potenz, 
oder?

Mein Sensor gibt nämlich einen LINEAREN Verlauf aus (siehe Anhang). Was 
macht denn die Elektronik im Sensor damit und wird das nicht äußerst 
ungenau? (Stichwort: Linearitätsfehler...)

Danke für eure Hilfe!

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Das mit der 4. Potenz bezieht sich aber auf die absolute Temperatur, 
also Referenz -273 °C bzw. 0 K

Eventuell sieht man es schlicht nicht im Diagramm wegen dem sehr kleinen 
dargestellten Temperaturbereich?

Autor: Chris (Gast)
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Tobi Wan Kenobi schrieb:
> Der Sensor produziert jetzt eine Ausgangsspannung, die proportional zur
> Differenz der Objekttemperatur und der Chiptemperatur (bzw. der
> Gehäusetemperatur) ist.

Spricht das nicht für einen Linearen Verlauf?
Wenn ich nicht falsch liege, ist dein Ausgangssignal ja nicht 
proportional zur Wärmestrahlung, sondern proportional zur "Differenz der 
Objekttemperatur und der Chiptemperatur"

keine Garantie ;)

mfg

Autor: Didi S. (kokisan2000)
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Hallo Tobi,

schau mal in diesen Guide. Dort ist die Messprozedur erklärt:

http://optoelectronics.perkinelmer.com/content/App...

Kann es sein, dass Deine Hardware Dir die Funktionalität linearisiert
und bereits korrigiert ausgibt?

Gruß
kokisan

Autor: Tobi Wan Kenobi (Gast)
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> Eventuell sieht man es schlicht nicht im Diagramm wegen dem sehr kleinen
> dargestellten Temperaturbereich?

Aber vierte Potenz sieht man doch sehr schnell, besonders im Bereich von 
25 auf 100 Grad. Unabhängig davon ob ich absolut oder relativ arbeite, 
oder?


>> Der Sensor produziert jetzt eine Ausgangsspannung, die proportional zur
>> Differenz der Objekttemperatur und der Chiptemperatur (bzw. der
>> Gehäusetemperatur) ist.
>
> Spricht das nicht für einen Linearen Verlauf?
> Wenn ich nicht falsch liege, ist dein Ausgangssignal ja nicht
> proportional zur Wärmestrahlung, sondern proportional zur "Differenz der
> Objekttemperatur und der Chiptemperatur"

Proportional heißt doch, dass der Ausgangswert immer mit einem 
konstanten Faktor multipliziert wird. Hat mein Eingangssignal einen 
linearen, quadratischen oder sonst irgendwie gearteten Verlauf, wäre 
auch mein Ausgangssignal diesem Verlauf gleich - nur halt gedämpft oder 
verstärkt, je nach Faktor. Eine Gerade kommt also nicht zwingend dabei 
raus.


> schau mal in diesen Guide. Dort ist die Messprozedur erklärt:
>
> http://optoelectronics.perkinelmer.com/content/App...
>
> Kann es sein, dass Deine Hardware Dir die Funktionalität linearisiert
> und bereits korrigiert ausgibt?

Der Link geht nicht, ich kenne aber eine Appnote von PerkinElmer die das 
gut erklärt: 
http://optoelectronics.perkinelmer.com/content/app...
Ich denke, du meinst die. Auf Seite 3, erster Satz steht ja auch: 
Proportional zur auftreffenden Strahlung. Und die ist Abhängig von T 
hoch 4.

Insofern bin ich mir sicher, dass die Elektronik im Sensor linearisiert. 
Aber wozu linearisiert sie und kann sie das so einfach? Bzw. wie macht 
sie aus bikubisch linear ohne, dass bei meinen Daten Genauigkeit 
verloren geht oder Linearitätsfehler auftreten? Ich dachte, hier geht 
nur stückweiße interpolieren.

Ich hoffe ich drücke mein Problem in halbwegs verständlichen Worten aus. 
Für den linearen Verlauf in meinem obigen Anhang hat der Pixel mit den 
Koordinaten (7,8) - blauer Verlauf - eine Steigung von etwa 5,5 (deltaY 
zu deltaX). Das folgt jetzt aus einer Rechnung, die die Elektronik für 
eine aufgetroffene Wärmestrahlung eines homogen warmen Objektes im 
Bereich von 25 bis 100 Grad macht. Aha...

Tobi

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