Mit Keksdose auf Lötkolbensuche
Infrarotsensoren können Strahlung mit der Wellenlänge um 10µm erkennen.
Neben der Anwendung in Bewegungsmeldern bei denen ein breites Feld abgedeckt werden soll, stellt sich oft die Frage nach einer Erhöhung der Auflösung beim Erkennen der Strahlung.

Optik
Mit Glaslinsen ist eine Abbildung nicht möglich da sie für IR im Bereich von 10µm nicht transparent sind. Ein geeignetes Linsenmaterial ist Germanium. Leider ist die Anwendung in Thermokameras nicht so sehr verbreitet, dass gute Objektive für dies Wellenlänge immer noch einige 100 € kosten.
Anstelle einer Linse kann man auch mit einem Spiegel eine Abbildung erreichen. Für eine einfache Demonstration kann man dafür ein Stück Blech nehmen und erst einmal einen zylindrischen Spiegel formen.


Nicht dass es schwierig wäre das Blech zu formen, aber es ist mit dem Einsatz eines Stücks vom Rand einer Keksdose ist die Form recht anschaulich. Der Brennpunkt ist dann im halben Abstand des Radius der Dose vor der Innenseite des Blechs.
Die Abbildungsebene für Strahler, die nicht unendlich weit entfernt sind, ist entsprechend ein kleines Stückchen weiter vom Blech entfernt.

Bild hier  

Versuch
Hält man nun einen IR Sensor in die Abbildungsebene (oder einfach erst mal in den Brennpunkt) des Spielgels und montiert den Spiegel auf einen Motor der sich langsam in einem Winkel von 90° hin und herbewegt, dann kann man den Winkelbereich nach Strahlern abscannen.
Im Beispiel ist es ein Schrittmotor mit Getriebe der in 20sec hin und her fährt.
Als Teststrahler dient ein Lötkolben der senkrecht aufgehängt eine schmale Wärmequelle bildet die in der Temperatur einstellbar ist.
Im Versuch wurde er auf 50° 100° 150° und 200° eingestellt und es wurde jeweils mit einem Speicheroszilloskop ein Scanvorgang aufgenommen.
Dieser erste Versuch wurde ohne Justierung des Spiegels durchgeführt er war aber schon so eindrucksvoll, dass ich ihn hier Vorstellen will.

Ergebnis
Rechts sind die Scanergebnisse in 20 sec über einen Winkel von 90° hin und zurück für unterschiedliche Lötkolbentemperaturen gezeigt. Der Lötkolben ist jeweils 2mal im Bild.
Da der Thermosensor ein Differentialsensor ist, wurde er zur Hälfte abgedeckt, Bild oben links. Da der Spiegel im mittleren Bild gerade etwas seitlich steht ist er im Bild links unten noch einmal von seiner Rückseite (mit Abbildung der Kekse) dargestellt.

Manfred