DOSSIER  
New Security Magazine 155 – juli 2020

De technologie achter een warmtebeeldcamera

Nu warmtecamera’s steeds meer toegepast worden aan de ingang van ziekenhuizen, luchthavens, bedrijven en toeristische attracties loont het de moeite om de technologie achter dergelijk beeld nauwgezet te fileren.

Opnemen van warmtestraling

Om de werking van een thermische camera uit te leggen volstaat het te kijken naar het kleurenspectrum. Het voor mensen zichtbare licht in dat spectrum heeft een golflengte tussen 380 en 780 nanometer. Net buiten dat spectrum van zichtbare kleuren ligt aan de onderkant ultraviolet licht, aan de andere kant gaat het om infrarood licht. Een warmtebeeldcamera zal dus -in tegenstelling tot een traditionele digitale camera- geen licht opvangen, maar wel de warmtestraling die het infrarode spectrum uitstuurt. Die warmte wordt opgenomen via warmtegevoelige weerstanden in de sensor. De waarde van die weerstand fluctueert volgens de opgenomen warmte, waardoor ook de stroomsterkte mee fluctueert. Door die wijziging in de stroom visueel weer te geven wordt een warmtebeeld van een oppervlak gecreëerd. De meeste warmtecamera’s nemen daarnaast ook een traditioneel camerabeeld op en leggen via de software beide beelden op elkaar (=stitchen) zodat de gebruiker een goed herkenbaar beeld krijgt van de situatie. Daarnaast zijn er nog een aantal handige functies, zoals het aangeven van de laagste en hoogste temperatuur op het beeld en de mogelijkheid om alarmen in te stellen.

Nauwkeurigheid van 0,3°C

De nauwkeurigheid is uiteraard een belangrijk item. Daar waar het in andere toepassingen vaak minder belangrijk is om de exacte temperatuur te weten, is dit bij een lichaamstemperatuur uiteraard niet aan de orde. Om de nauwkeurigheid te optimaliseren maken fabrikanten gebruik van ijking via een zwart referentiepunt. De achtergrond daarvan ligt in de emissiegraad. Elke stof heeft een andere emissiegraad. Wie een thermische camera richt op een metalen oppervlak zal een ander resultaat krijgen dan wie zijn camera op de huid van een persoon richt, ook al is de temperatuur van beide meetoppervlaktes dezelfde. Dit komt omdat stoffen in verschillende mate de warmte absorberen en weer terugsturen naar de camera. Om die verschillen uit te vlakken kan daarom gebruik gemaakt worden van een zogenaamde black body. Die black body heeft de eigenschap dat ze maximaal straling absorbeert en dient als referentie om de meting van andere objecten te verfijnen. Dit helpt om een nauwkeurigheid te realiseren van ongeveer 0,3°C. Voor preselectieve koortsmetingen is dit een aanvaarde nauwkeurigheid.

Let wel dat u wat betreft de nauwkeurigheid geen appelen met peren vergelijkt. Zo schermen minder goedmenende fabrikanten wel eens met de NETD waarde in plaats van de nauwkeurigheid, maar dit is het kleinst mogelijke verschil dat hun camera’s kunnen meten (als het ware de minimumstap tussen 2 waarden). Dit is echter geen indicatie van de nauwkeurigheid op zich. Een voorbeeld: hebben we een thermometer met een NETD van 0,1°C, dan is deze in staat om het verschil tussen bijvoorbeeld 38,7 en 38,8 °C weer te geven. Als de nauwkeurigheid evenwel slechts ± 1°C, bedraagt, dan kan de reële temperatuur variëren tussen 37,7 en 38,7, resp. 37,8 en 39,8. Dergelijke toestellen zijn met andere woorden ongeschikt voor deze toepassing.

Uitvoeringen

We zien 3 toesteluitvoeringen van deze techniek: de handheld toestellen die in pre-coronatijden voornamelijk in de bouw en industrie toegepast worden, voorts de bewakingscamera’s met warmtebeeldfunctie en tot slot de portaalsystemen met geïntegreerde camera die in de ingang van gebouwen ingezet worden.

Aandachtspunten

Een meting gebeurt idealiter op 1 a 2 meter afstand, al moet dit natuurlijk binnen de minimale focusafstand van de lens liggen. De opname kan afhankelijk van de opstelling ook al wandelend gebeuren al is een stilstaand persoon uiteraard makkelijker op te nemen. De meeste fabrikanten geven aan dat de temperatuursopname het best op de neusbrug tussen beide ogen kan gebeuren, omdat dit de beste weergave is van de reële lichaamstemperatuur.

Verder moet er een zekere acclimatisatie van de personen plaatsvinden om externe invloeden zoveel als mogelijk uit te sluiten. Wie tijdens een periode met vrieskou een gebouw binnenkomt, zal een andere lichaamstemperatuur weergeven dan wie dat tijdens een hittegolf doet. Hetzelfde geldt voor personen die net een fysieke inspanning leverden. Om dezelfde reden moet ook tocht of schommelende temperaturen rond de installatie vermeden worden. Daarnaast is het ook aan te raden om de meting tegen een vaste achtergrond te laten plaatsvinden. Als er bijvoorbeeld veel beweging is achter de te meten persoon, kan de meting fluctueren. Tot slot geven de meeste fabrikanten ook aan dat de installatie eerst enkele minuten moet draaien voor de eerste meting plaatsvindt. De nodige zorgvuldigheid hanteren bij de inplanting en tijdens het gebruik is dus zeker geen overbodige luxe.