Sensor

Der Sensor (häufig auch Detektor genannt) ist das Herzstück einer WBK. Vereinfacht dargestellt besteht ein Sensor aus vielen Bildpunkten (auch Pixel genannt),
welche auf die durch die Linse einfallende Infrarotstrahlung durch Änderung des elektrischen Widerstandes reagieren. Diese Veränderung wird durch die Verarbeitungselektronik registriert und in ein Wärmebild umgewandelt.
Der Sensor selbst ist dabei kleiner als eine 10 Cent Münze und die einzelnen Pixel sind zu klein für das menschliche Auge.

Der Sensor ist meistens fest im Core verbaut. Als Core bezeichnet man den Prozessorkern einer WBK, welcher verschiedene elektronische Bauteile beinhalten kann. 

Für viele Benutzer ist der Sensor gleich dem Core. Das der Sensor aber nur ein Bauteil von mehreren in einem Core ist, verstehen viele erst, wenn sie eine defekte WBK haben und der Kostenvoranschlag auf „Core-Schaden“ mit hohen Reparaturkosten lautet. Entscheidend ist jetzt, dass bei den meisten Herstellern ein Core Schaden NICHT unter die „X Jahre Sensorgarantie“ fällt, denn die gilt ja nur für das Bauteil „Sensor“. Und in den meisten Fällen geht nicht der Sensor sondern ein anderes Bauteil des Core kaputt.

Sensorarten

Bei den in heutigen FW-WBKs verwendeten thermischen Sensoren handelt es sich um ungekühlte Mikrobolometer, welche im Vergleich zu den früher verwendeten BST-Sensoren u.a. eine detailliertere Bilddarstellung ohne Halo-Effekt (dunkle Ränder um wärmere Objekte), höheren Kontrast, kaum bis gar keine beweglichen Bauteile, DTM und Farbdarstellung erlauben.

Ungekühlte Mikrobolometer haben häufig eine Temperaturfestigkeit von ca. 60°C, können also bei Arbeitstemperaturen von bis zu 60°C eingesetzt werden. Entscheidend ist, dass es sich bei der Arbeitstemperatur um die Temperatur unmittelbar am Sensor handelt und nicht um die Außentemperatur.
Aus diesem Grund kommen bei FW-WBKs spezielle Bauteile zur thermischen Isolation und Dämmung zum Einsatz, um den Sensor vor den hohen Außentemperaturen und einer Überhitzung zu schützen.

Sensormaterial

Die Sensorschicht der Mikrobolometer heutiger FW-WBKs besteht entweder aus Vanadium-Oxid (VOx) oder aus amorphen Silizium (a-Si). Bei a-Si-Sensoren ist häufig die Obergrenze des Temperaturmessbereiches höher als bei VOx-Sensoren, was oftmals jedoch nur möglich ist indem kältere Bereiche vernachlässigt oder nur bedingt berücksichtigt werden.

Beispiel für Messbereiche von aSi- und VOx-Detektoren:

aSi-Sensor (Beispiel)
Niedrigtemperaturmodus: -20 °C bis 150 °C
Mittlerer Temperaturmodus: 0 °C bis 250 °C
Hochtemperaturmodus: 250 °C bis 1.100 °C

VOx-Sensor (Beispiel)
Niedrigtemperaturmodus: -50 °C bis 110 °C
Mittlerer Temperaturmodus: entfällt
Hochtemperaturmodus: -50 °C bis 600 °C

Bei diesem Beispiel verfügt der aSi-Sensor über eine deutlich höhere Obergrenze des Messbereiches, kann also auch im Bereich zwischen 600°C und 1.100°C Objekte noch voneinander unterscheiden. Jedoch kann der Sensor Objekte mit Temperaturen <250°C nicht mehr erfassen und darstellen. Dies könnte die gesuchte Person oder eine Gasflasche sein.

Je nach Einsatzzweck kann dieser Unterschied Vor- oder Nachteilig sein.

Dank moderner Bildaufbereitungstechnik erlaubt das Sensormaterial alleine jedoch kaum noch Rückschlüsse auf die spätere Darstellungsqualität im Realeinsatz. Selbst WBKs mit gleichem Sensormaterial können sehr unterschiedliche Bilder zeigen und die tatsächliche Darstellungsqualität kann nur durch praktische Erprobung verglichen werden.

Sensorauflösung

Unter der Sensorauflösung wird die Anzahl der Bildpunkte (Pixel, px) des Sensors verstanden. Die Angabe „320 x 240“ bedeutet also, dass sich auf dem Detektor 320 Pixel in der Horizontalen und 240 Pixel in der Vertikalen befinden, gesamt also 76.800.

Je mehr Pixel die Szene erfassen können, desto mehr Informationen stehen zur Verfügung und desto mehr Details können erfasst werden.

Ob diese Informationen jedoch auch zu einem scharfen Bild umgesetzt werden, hängt maßgeblich von der Verarbeitung ab. Moderne Bildaufbereitung hat dazu geführt, dass ein direkter Vergleich nur noch unter einsatzrealistischen Bedingungen möglich ist (siehe Bild unten).

Weiterhin hängt die Bildschärfe auch maßgeblich davon ab, dass Display- und Sensorauflösung aufeinander abgestimmt sind. Stimmen diese nicht überein, erfolgt eine Streckung oder Stauchung des Bildes.

Von der Detailschärfe einer modernen Digitalkamera sind FW-WBKs sehr weit entfernt. Das iPhone 16 bietet bis zu 48 MP, wohingegen die höchste derzeit verwendete Auflösung bei FW-WBKs mit 640x480 gerade einmal 307.200 Pixel bzw. 0,3 MP entspricht.