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LockIn-Thermografie

Lock-In-Thermografie

Präzise Fehlstellenanalyse bis unter die Oberfläche

Mit Lock-in-Thermografie werden Bauteile mit periodisch moduliertem Wärmeeintrag angeregt und mit einer Infrarotkamera aufgenommen. Aus der gemessenen Bildsequenz entstehen Phasen- und Amplitudenbilder, die Delaminationen, Lufteinschlüsse, Klebefehler oder Materialdicken-Schwankungen zuverlässig sichtbar machen. Berührungslos, zerstörungsfrei, inline-fähig.

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Frontalansicht eines Thermografiesystems mit Prüfobjekt (OTvis)
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Lock-In-Thermografie

Otvis prinzipskizze

Was ist Lock-In-Thermografie? - Kurz erklärt

Lock-in-Thermografie ist ein Verfahren der optischen aktiven Thermografie: Das Bauteil wird mit periodisch (sinusförmig) modulierter Wärme – typischerweise über Halogenlampen – angeregt, während eine IR-Kamera synchron aufzeichnet. Die entstehenden thermischen Wellen dringen ins Material ein; an Fehlstellen wie Poren, Delaminationen oder Klebeunterbrechungen wird der Wärmefluss verändert. Aus der Bildsequenz berechnet die Fourier-Auswertung Phasen- und Amplitudenbilder, die Störeinflüsse (z. B. Emissionsgrad-/Beleuchtungsunterschiede) deutlich reduzieren und die Detektionssicherheit erhöhen.

Vorteile

Tiefenaufgelöste Fehlererkennung bei typischen Verbund-/Schichtaufgaben

Großflächige Prüfungen in einem Durchgang (statische Setups)

Phasenanalyse reduziert Störeinflüsse (Emissionsgrad/Beleuchtung)

Berührungslos, zerstörungsfrei, inline-fähig & automatisierbar

Anwendungen

Faserverbund & Leichtbau (CFK/GFK)

Klebetechnik & Kunststoffschweißen

Metalle & Hybride wie Karrosionsunterwanderungen, Wanddickenänderungen, Verbünde & beschichtete Bleche

Großstrukturen wie Rotorblätter, Karosserieaußenhäute, Paneele

Aufbau der Prüfung – Bewegung

Hinweis: Lock-in ist die Anregungsart dieser Seite. Puls (PTvis) und Step (IR-Radiator) gehören ebenfalls zur optischen Familie, werden aber hier nicht näher beschrieben.

Bewegung wählen

Statisch
Dynamisch
reset
Im statischen Aufbau verbleiben Prüfling, optische Anregung (z. B. Halogen) und IR-Kamera während der gesamten Messung in fester Position. Die Erwärmung ist sinusförmig (Lock-in), die Aufnahme erfolgt synchron; daraus werden Phasen- und Amplitudenbilder berechnet. Je nach Bauteil wird berührungslos in Reflexion oder Transmissiongemessen. Diese Konfiguration liefert maximale Signalstabilität und eine sehr gute Tiefencharakterisierung.

Typische Anwendungen

  • CFK-Bauteile (Delamination, Impact, Porosität, Insert-Anbindung),
  • strukturelle Klebeverbindungen (Luftfahrt, Automotive),
  • ‍Schicht-/Wanddickenmessung an beschichteten Metallen,
  • ‍Korrosion unter Lack, Kunststoff-Schweißverbindungen, Rotorblätter.  

Vorteile

Ein sehr hoher Signal-Rausch-Abstand, präzise Tiefenauflösung durch lange Integrationszeit bzw. Frequenz-Sweep sowie reproduzierbare Ergebnisse machen das System ideal für Laborserien und Vorstufen zur Inline-Prüfung.

Im dynamischen Betrieb besteht eine Relativbewegung zwischen Wärmequelle/Kamera und Prüfling (Förderband, Roboter, Achssysteme). Flächen werden flächen-, linien- oder punktweise abgefahren. Für eine stabile Phasenanalyse müssen pro Ortsbereich ausreichend Modulationszyklen erfasst werden; Bewegung und Aufnahme werden daher exakt synchronisiert (z. B. Encoder-Trigger). Das ermöglicht hohe Flächenleistung bei kontrollierter Bildqualität.

Typische Anwendungen

  • Lange Klebenähte bei Förderbandgeschwindigkeit
  • ‍Großflächen-Kontrolle (Rotorblätter, Paneele)
  • dynamische Stichproben an Großstrukturen

Vorteile

Deutliche Zeitersparnis bei großen Prüfflächen; einfache Integration in Robotik-, Portal- oder Achssysteme.

Berechnung: Thermische Eindringtiefe

Die Lock-in-Frequenz bestimmt, wie tief die thermische Welle ins Material eindringt. Die maßgebliche Größe dafür ist die thermische Eindringtiefe μ, die wiederum von der Temperaturleitfähigkeit α und der Anregungsfrequenz f abhängt.

formel lockin -thermografie 1
formel lcokin 2

Rechner: Thermische Eindringtiefe μ

Berechnet μ aus α (m²/s) und f (Hz). Wähle die Berechnungsart für α.

Hinweis: Es wird kein Standardwert angenommen, bis ein Material gewählt ist.

Thermische Eindringtiefe μ (mm)—
Messdauer T = 1/f (s)—
Inverse: Frequenz f aus Ziel-μ
Erforderliche f (Hz): —

Formel & kurze Erklärung

μ = √( α / (π · f) )
gleichwertig: μ = √( 2·α / ω ), mit ω = 2π·f
Visualisierung* Kurve μ(f) (log-x) & Marker für f
Eindringtiefe (0–10 mm): —
* Nur zur Veranschaulichung. Vereinfachte Darstellung – reale Bedingungen können abweichen.
Hinweis: Liegt μ über 10 mm, wird die Kurve ausgeblendet, da in diesem Bereich keine quasi-konstanten Werte darstellbar sind.

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FAQ

Unsere häufig gestellten Fragen – einfach und schnell beantwortet.

Alle Fragen / Antworten

Eignet sich die Methode auch für beschichtete oder glänzende Oberflächen?

Ist Lock-in-Thermografie in bestehende Produktionslinien integrierbar?

Können auch große Bauteile oder komplexe Geometrien geprüft werden?

Wie tief kann Lock-in-Thermografie Fehler erkennen?

Wie unterscheidet sich Lock-in- von anderen Thermografie-Verfahren?

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