Infrarot-Thermometer / Pyrometer
Einführung zum Thema kontaktlose Infrarot-Thermometer
In seiner einfachsten Konstruktion besteht ein
Infrarot-Thermometer aus einem Objektiv, dass die Infrarot-Energie auf einen Detektor fokussiert. Diese Energie wird dann in ein elektrisches Signal umwandelt.
Einsatzbereiche
- Das zu messende Objekt bewegt sich.
- Das Objekt ist von einem elektromagnetischen Feld wie z.B. bei Induktionsheizungen umgeben.
- Das Objekt befindet sich in einem Vakuum oder in einer anderen kontrollierten Atmosphäre.
- Anwendungsbereiche in denen ein schnelles Ansprechen erforderlich ist.
Kontaktlose Temperaturmessung
Weitere Informationen über Infrarot-Thermometer
So wählen Sie das richtige Infrarot-Thermometer aus
- Optik
Durch die Optik wird festgelegt welcher Messfleck bei einer bestimmten Entfernung vom Sensor erfasst wird. Die Optik wird als Verhältnis zwischen Entfernung und Messfleck angeben. Zum Beispiel eine Optik 10:1 entspricht bei 10 cm Entfernung zwischen Sensor und Messobjekt einen Messfleck von Ø 1 cm.
- Emissionsfaktor
Bestimmen Sie die Art der zu messenden Oberfläche sowie deren Emissionsfaktor.
Dieser Faktor korrigiert den Messwert und passt diesen an das zu messende Material an. Der Faktor lässt sich entweder durch das Material ermitteln oder Messtechnisch. Hierbei wird eine Vergleichsmessung gemacht und der E-Faktor wird so lange angepasst bis er sich mit der Referenz deckt. Viele Handmessgeräte haben hierfür einen extra Thermoelement-Eingang.
- Temperaturbereich
- Montageart Stationär oder Handmessgerät
- Bei speziellen Anwendungen spielen Reaktionszeit, Einsatzumgebung, Einschränkungen bei der Montage, Anwendungen mit Sichtfenster sowie benötigte Signalverarbeitungsoptionen eine Rolle.
Was bedeutet Emissionsfaktor und welche Rolle spielt er bei Infrarottemperaturmessungen?
Der Emissionsfaktor ist definiert als das Verhältnis aus der vom Objekt bei einer bestimmten Temperatur abgegebenen Energie zu der von einem idealen Wärmestrahler – einem schwarzen Körper – bei gleicher Temperatur abgegebenen Energie. Der Emissionsfaktor eines Schwarzkörpers beträgt 1,0. Sämtliche Emissionsfaktoren liegen im Bereich zwischen 0,0 und 1,0. Die meisten Infrarotthermometer verfügen über die Möglichkeit zur Kompensation der jeweiligen Emissionsfaktoren verschiedener Materialien. I. d. R. gestaltet sich die Erfassung korrekter Temperaturwerte mit Infrarotmessgeräten umso einfacher, je höher der Emissionsfaktor des untersuchten Objekts ist. Objekte mit sehr niedrigem Emissionsfaktor (unter 0,2) können eine große Herausforderung darstellen. Einige polierte, glänzende Metalloberflächen beispielsweise aus Aluminium reflektieren im IR-Bereich derart, dass präzise Temperaturmessungen nicht selten unmöglich sind.
Wählen Sie das ideale Infrarot-Temperaturmessgerät für Ihre Anwendung
Tragbare Infrarot-Thermometer
Das tragbare Infrarot-Thermometer ist eine der häufigsten Ausführungen. Auch wenn einige Modelle über einen integrierten Stativanschluss verfügen, werden sie in erste Linie für mobile Anwendungen eingesetzt. OMEGA bietet eine große Auswahl an Infrarot-Thermometern in verschiedenen Formen und Baugrößen an. Zu einem großen Teil verfügen die tragbaren Infrarot-Thermometer von OMEGA über das patentierte Laserkreis-/Laserpunktvisier, mit dem das Sichtfeld des IR-Thermometers auf dem Messobjekt angezeichnet wird. Die meisten Handmessgeräte verfügen über einen zusätzlichen Thermoelement-Eingang.
Infrarot-Thermoelemente
Ein Infrarot-Thermoelement ist ein kleiner, kostengünstiger Infrarotsensor. Das besondere an diesen Sensoren ist, dass sie keine externe Spannungsversorgung benötigen und das Ausgangssignal eines Thermoelements nachbilden.
IR-Quotientenpyrometer
Der Emissionsfaktor hat einen großen Einfluss auf die Genauigkeit der Temperaturmessung mit Infrarot-Thermometern. Daher überrascht es nicht, dass Messverfahren entwickelt wurden, die keine derartige Abhängigkeit aufweisen. Der bekannteste und in der Praxis am häufigsten eingesetzte Ansatz ist die Zweifarb-Verhältnismessung, die dem IR-Quotientenpyrometer zugrunde liegt. Das Verfahren ähnelt den bisher beschriebenen Messverfahren von IR-Thermometern, jedoch wird anstelle eines absoluten Energiebetrags das Verhältnis der von einem Messobjekt auf zwei Wellenlängen abgestrahlten Energie gemessen. Das Wort "Farbe" ist in diesen Zusammenhang etwas irreführend, jedoch nach wie vor in Gebrauch. Es stammt von der alten Vorstellung eines Zusammenhangs zwischen sichtbarer Farbe und der Temperatur, die sich auch im Wort "Farbtemperatur" wiederfindet."
Häufig gestellte Fragen
Fünf Verfahren zur Bestimmung des Emissionsfaktors
Es gibt fünf Verfahren zur Bestimmung des Emissionsfaktors eines Materials, der für eine präzise Temperaturmessung unerlässlich ist:
- Heizen Sie eine Probe des betreffenden Materials auf eine bestimmte Temperatur auf, die Sie mit einem Präzisionsfühler ermitteln. Messen Sie die Temperatur auch mit einem IR-Messgerät. Stellen Sie nun den Wert des Emissionsfaktors so ein, dass die Anzeige des IR-Messgeräts die korrekte Temperatur ausgibt.
- Bei relativ niedrigen Temperaturen (bis 260 °C) kann die Temperatur unter Verwendung eines Abdeckbands mit einem Emissionsfaktor von 0,95 gemessen werden. Stellen Sie nun den Wert des Emissionsfaktors so ein, dass die Anzeige des IR-Messgeräts die korrekte Temperatur des Materials ausgibt.
Bei der Messung hoher Temperaturen kann in das Objekt ein Loch gebohrt werden, dessen Tiefe mindestens den sechsfachen Wert des Durchmessers betragen sollte.
- Das Loch fungiert als schwarzer Körper mit einem Emissionsfaktor von 1,0. Messen Sie die Temperatur im Loch und stellen Sie dann den Wert des Emissionsfaktors so ein, dass die Anzeige des IR-Messgeräts die korrekte Temperatur des Materials ausgibt.
- Falls das Material ganz oder teilweise lackiert werden kann, liefert eine matte schwarze Farbe einen Emissionsfaktor von ca. 1,0. Messen Sie die Temperatur der Farbe und stellen Sie dann den Wert des Emissionsfaktors so ein, dass die Anzeige des IR-Messgeräts die korrekte Temperatur des Materials ausgibt.
- Standardisierte Emissionsfaktorwerte sind für die meisten Materialien verfügbar (siehe Seiten 114-115). Sie können diese Werte in das Messinstrument eingeben, um für Ihre jeweiligen Materialien realistische Emissionsfaktoren festzulegen.
Wie werden Infrarot-Thermometer montiert?
Infrarot-Thermometer werden als tragbare oder stationäre Ausführungen angeboten. Fest installierte Geräte werden im Allgemeinen an einem Ort aufgestellt, um einen bestimmten Prozess fortlaufend zu überwachen. Sie werden in der Regel über eine Stromleitung versorgt und zielen auf einen einzigen Punkt. Der Ausgang bei dieser Art von Gerät kann eine lokale Anzeige oder eine Fernanzeige sein; der Analogausgang kann dabei für ein anderes Display oder einen Regelkreis verwendet werden. Batteriebetriebene, tragbare Infrarot-"Pistolen" sind ebenfalls erhältlich, die über dieselben Funktionen und Merkmale wie fest installierte Geräte verfügen. Im Normalfall fehlt allerdings der zur Regelung vorgesehene Analogausgang. Allgemein werden diese Geräte zur Wartung, Diagnose, Qualitätskontrolle und Punktmessung kritischer Prozesse eingesetzt.
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