Untersuchung solar angeregter Thermografieverfahren zur Materialeigenschaftsbestimmung und zerstörungsfreien Prüfung an Bauwerken

Abstract

Solar-loading thermography is a non-destructive testing technique that has attracted increased scientific attention in recent years. On the one hand, economic influences, such as the advent of increasingly inexpensive thermographic cameras, as well as technical innovations in the field of embedded systems and data processing are partly responsible for the increased attention paid to the subject. Advantages of the method are the simple setup and the large testable surface area compared to laboratory-scale thermography, since in contrast to conventional active thermography the excitation energy is introduced into the test object by solar radiation and other environmental influences. This allows unique testing scenarios, but also creates unique challenges, which are investigated in this work. Analogies to active thermography are introduced for the evaluation of this thermographic technique, which can provide both qualitative and quantitative results. This work describes the theoretical background, methods for measurement and evalu-ation, derives limitations and points out obstacles for practical implementation. Two methods are introduced and tested on different structures. These methods are used to determine surface heat capacity and thermal effusivity.

Die solar angeregte Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung ist ein Verfahren, welches in den vergangenen Jahren vermehrte wissenschaftliche Aufmerksamkeit erregte. Einerseits sind wirtschaftliche Einflüsse, wie das Aufkommen immer günstiger werdenden Thermografiekameras, als auch technische Innovationen im Bereich eingebetteter Syste-me und Datenverarbeitung mitverantwortlich für die gestiegene Beachtung des Themen-feldes. Vorteile des Verfahrens sind der einfache Aufbau und die, verglichen zur labormaß-stäblichen Thermografie, große prüfbare Oberfläche, da im Gegensatz zur konventionel-len aktiven Thermografie die Anregungsenergie von der Sonneneinstrahlung und anderen Wettereinflüssen in den Prüfobjekt eingebracht wird. Dies ermöglicht einzigartige Prüfs-zenarien, aber auch Herausforderungen, die in dieser Arbeit untersucht werden. Für die Auswertung dieses Thermografieverfahrens werden Analogien zur aktiven Thermografie eingeführt, die sowohl qualitative, als auch quantitative Ergebnisse liefern können. Die vorliegende Arbeit beschreibt den theoretischen Hintergrund, Methoden zur Mes-sung und Auswertung, leitet Grenzen ab und zeigt Hemmnisse bei der praktischen Um-setzung auf. Es werden zwei Verfahren eingeführt und an verschiedenen Strukturen ge-testet. Diese Verfahren werden zur Bestimmung der Oberflächenwärmekapazität und des Wärmeeindringkoeffizienten eingesetzt und diskutiert.