Wie funktioniert ein Infrarot- Thermometer?
Frage steht oben nur eine kurze Zusammenfassung bitte. Danke im voraus. :)
2 Antworten
Jeder Gegenstand gibt eine, für das menschliche Auge unsichtbare, elektromagnetische Strahlung ab. Der Infrarote Anteil wird zur Temperaturmessung verwendet. Diese Strahlung durchdringt die Atmosphäre und wird mittels einer Optik fokussiert. Sie trifft dann auf einen Sensor der passend zur Strahlung ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal wird in der Elektronik verarbeitet und dann auf einem Display als Temperatur angezeigt. Da verschiedene Körper auch eine andere Strahlung abgeben müssen Sie den Emmissionsgrad beachten.
Was ist der Emissionsgrad?
Es gibt heiße Objekte, denen Sie die Temperatur nicht ansehen können, da sie nahezu keine Wärme abstrahlen. z.B. die heiße Kaffeekanne am Frühstückstisch. Erst wenn Sie diese berühren merken Sie wie heiß die Kanne ist. Das zeigt dass eine kontaktlose, optische Temperaturmessung auf jeden Fall die Strahlungseigenschaften der Oberfläche beachten muss.
Die Geräte werden von Hersteller kalibriert, und zwar an einem so genannten schwarzen Strahler. Dieser schwarze Strahler (idealisierte thermische Strahlungsquelle) gibt die maximal mögliche Strahlung ab. Reale Körper werfen jedoch immer nur einen Teil der Strahlung zurück. Das Verhältnis der von einer beliebigen Oberfläche abgegebenen Strahlung zu der eines schwarzen Strahlers ist der Emissionsgrad der Oberfläche. (100% Strahlung / Emmissionsgrad ε = 1)
Bei Messgeräten können Sie in der Regel aus voreingestellten Emissionsgraden auswählen. Hier eine Auswahl aus der Bedienungsanleitung vom Bosch PTD 1:
Hoher Emissionsgrad: 0,95
Beton (trocken), Ziegel rot, (rau), Sandstein (rau), Marmor, Dachpappe, Stuck (rau), Mörtel, Gips, Parkett (matt), Laminat, PVC, Teppich, Tapete (gemustert), Fliesen (matt), Glas, Aluminium (eloxiert), Emaille, Holz, Gummi, Eis
Mittlerer Emissionsgrad: 0,85
Granit, Pflasterstein, Faserplatte, Tapete (leicht gemustert), Lack (dunkel), Metall (matt), Keramik, Leder
Niedriger Emissionsgrad: 0,75
Porzellan (weiß), Lack (hell), Kork, Baumwolle
Weiter Informationen für passende Thermometer findest du hier
"
Jeder Gegenstand mit einer Temperatur größer 0 Kelvin emittiert Wärmestrahlung, deren Intensität und Lage des Emissionsmaximums von seiner Temperatur
abhängt. Diese Strahlung wird mit dem Pyrometer erfasst und
ausgewertet. Wenn das Messobjekt kälter als das Pyrometer ist, ist der
Strahlungsfluss negativ, d. h. das Pyrometer gibt Wärmestrahlung an das
Messobjekt ab (was auf den 2. Hauptsatz der Thermodynamik zurückzuführen ist), was man ebenfalls auswerten kann.
Grundlage bildet das Stefan-Boltzmann-Gesetz, nach dem die Gesamtstrahlungsleistung P für einen idealen Schwarzen Körper von der absoluten Temperatur T (in K) und der Fläche A (in m²) abhängt. Mit der Stefan-Boltzmann-Konstanten
σ
{\displaystyle \sigma }
= 5,6704 · 10−8 W m−2 K−4 ist:
-
P
=
σ
⋅
A
⋅
T
4
{\displaystyle P=\sigma \cdot A\cdot T^{4}}
.
Reale Körper, auch Graue Körper genannt, strahlen eine um den Faktor
ε
{\displaystyle \varepsilon }
geringere Intensität aus:
-
P
=
ε
⋅
σ
⋅
A
⋅
T
4
{\displaystyle P=\varepsilon \cdot \sigma \cdot A\cdot T^{4}}
.
Für eine berührungslose Temperaturmessung muss man den Emissionsgrad
ε
{\displaystyle \varepsilon }
, also die Wärmeabstrahlfähigkeit des Messobjekts kennen."
-Wikipedia, Pyrometer