Grundlagen der berührungslosen Temperaturmessung - MTS ...

mts.ch

Grundlagen der berührungslosen Temperaturmessung - MTS ...

4

Physikalische Grundlagen

Mit unseren Augen sehen wir die Welt im sichtbaren Licht.

Dieses Licht nimmt nur einen kleinen Teil des vorhandenen

Strahlungsspektrums ein, der weitaus größte Teil ist

unsichtbar. Die Strahlung anderer Spektralbereiche liefert

immer zusätzliche Informationen.

Das Infrarot-Temperaturmesssystem

Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten

Nullpunkt von -273,15°C (= 0 Kelvin) sendet an der Oberfl

äche eine seiner Eigentemperatur proportionale elektromagnetische

Strahlung, so genannte Eigenstrahlung

aus. Ein Teil dieser Strahlung ist Infrarotstrahlung, die

zur Temperaturmessung verwendet werden kann. Diese

Strahlung durchdringt die Atmosphäre und wird mittels

einer Linse (Eingangsoptik) auf ein Detektorelement fokussiert,

welches ein der Strahlung proportionales elektrisches

Signal erzeugt. Das Signal wird verstärkt und

mittels nachfolgender digitaler Signalverarbeitung in eine

der Objekttemperatur proportionale Ausgabegröße umgesetzt.

Der Messwert kann auf einem Display angezeigt

oder als analoges Signal ausgegeben werden, welches

einen einfachen Anschluss an Regelsysteme der Prozesssteuerung

ermöglicht.

Objekt Optik Sensor Elektronik Display

Infrarotsystem

Die Vorteile der berührungslosen Temperaturmessung

liegen klar auf der Hand:

• Messung an bewegten, schwer zugänglichen oder

sehr heißen Objekten

• Sehr kurze Mess- und Ansprechzeiten

• Rückwirkungsfreie Messung, keine Beeinfl ussung

des Messobjektes

• Zerstörungsfreie Messung

• Langlebigkeit der Messstelle, kein Verschleiß

Die Entdeckung der Infrarotstrahlung

Auf der Suche nach neuen optischen Materialien entdeckte

William Herschel im Jahre 1800 durch Zufall die

Infrarotstrahlung. Er schwärzte die Spitze eines empfi nd-

William Herschel (1738 - 1822)

lichen Quecksilberthermometers und testete damit als

Messeinrichtung die Erwärmung der verschiedenen Farben

des Spektrums, die sich auf einem Tisch bildeten,

indem Sonnenlicht durch ein Glasprisma geleitet wurde.

Beim langsamen Bewegen des schwarz gefärbten Thermometers

durch die Farben des Spektrums zeigte sich,

dass die Temperatur von Violett nach Rot kontinuierlich

anstieg. Durch das Bewegen des Thermometers in den

dunklen Bereich hinter dem roten Ende des Spektrums

sah Herschel, dass die Erwärmung weiter zunahm. Er

fand den Punkt der maximalen Erwärmung schließlich

weit hinter dem roten Bereich. Heute wird dieser Bereich

infraroter Wellenlängenbereich genannt.

Das elektromagnetische Spektrum mit dem für Pyrometer genutzten

Infrarotbereich

Elektromagnetisches Strahlungsspektrum

Unter einem Spektrum im engeren und physikalischen

Sinne versteht man die Intensität eines Gemisches elektromagnetischer

Wellen als Funktion der Wellenlänge

oder der Frequenz. Das elektromagnetische Strahlungsspektrum

erstreckt sich über einen Wellenlängenbereich

von etwa 23 Zehnerpotenzen und unterscheidet sich in

einzelnen Abschnitten durch Entstehung, Erzeugung und

Anwendung der Strahlung. Alle Arten der elektromagnetischen

Strahlung gehorchen ähnlichen Gesetzen der

Beugung, Brechung, Refl exion und Polarisation. Ihre

Ausbreitungsgeschwindigkeit ist unter normalen Bedingungen

gleich der Lichtgeschwindigkeit, d.h. das Produkt

aus Wellenlänge und Frequenz ist konstant:

λ · f = c

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine