Anwendung sowie Bewertung der LCT/TLC - Lehrstuhl ...

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Nachteile: Bewertung Alternative Möglichkeiten der Temperaturerfassungen auf Oberflächen � Eigenerwerbung einer Thermographiekamera sehr kostenintensiv ( ab ca. 30000 Euro) � Dienstleister bieten sich an, speziell bei nur geringer Anzahl an Messungen � preiswerte Alternative sind IR-Viewer, sie sind aber nicht kalibrierbar und fin- den nur Anwendung bei Polizei, BGS und Feuerwehr � sehr aufwendige Kühlung � Tiefenwirkung der Messung praktisch null, Messung nur an Oberfläche � Betrachtung nur durch Infrarot transparente Medien möglich, bei Luft u. a. durch Wasserdampf und Kohlendioxid beeinflusst und insgesamt stark wellen- längenabhängig, „atmosphärische Fenster“ beeinflussen Transmission weni- ger stark � Interpretation der Ergebnisse in Bildform erfordern entsprechendes Know-How Die Thermographie ist das beste existierende Oberflächentemperaturmessverfahren. Hin- sichtlich Auflösung und Genauigkeit (bis 0,05K) in der Oberfläche ist die Thermographie von allen anderen möglichen Verfahren unerreicht. Dagegen sprechen die immensen Kosten, die mit der Anschaffung einer Thermographiekamera und nötiger Software sowie Zubehör ver- bunden sind. Dies ist auch der entscheidende Aspekt für diese Studienarbeit. Ziel sind mög- lichst genaue Messungen bei im vergleichsweise (Thermographie) geringen Kosten. 2.2 Strahlungspyrometrie Sie basiert auf denselben physikalischen Grundlagen wie die Thermografie. Um aber eine Oberflächentemperatur möglichst genau zu bestimmen, benötigt man neben der Strahlungs- intensität, auch den spektralen Emissionsgrad des emittierenden Körpers. Dies stellt ein großes Problem dar, denn der Emissionsgrad verändert sich stark bei Oberflächenverunrei- nigungen und hängt auch selbst von der Temperatur und damit der Wellenlänge ab. Generell sollte der Emissionsgrad so hoch wie möglich liegen, um eine Messung zu ermöglichen. Vor allem bei blanken Metallen wird dies zum Problem, da sie nur kleine Emissionsgrade besit- zen. Zur Erzielung einer höchst möglichen Genauigkeit, wird in einigen Pyrometern eine Zweit- messung mit Hilfe eines Lasers durchgeführt. Dieser bestimmt den genauen Emissionsgrad und damit auch die exakte Temperatur der Oberfläche. Die Pyrometrie ist in Temperaturbereichen von -50 bis +3500°C einsetzbar, misst die Tem- peratur allerdings nur punktuell auf der Oberfläche. 25
Alternative Möglichkeiten der Temperaturerfassungen auf Oberflächen Je nach Objektmaterial und Temperatur kommen verschiedene Wellenlängen und Sensoren zum Einsatz. Beispielsweise werden bei Raumtemperatur Wellenlängen im mittleren Infra- rotbereich mit thermischen oder pyroelektrischen Sensoren verwendet. Bei Temperaturen jenseits von 350°C können IR-Fotodioden im nahen Infrarotbereich eingesetzt werden. Ab etwa 700°C werden Sensoren im sichtbaren Spektralbereich verwendet. Pyrometer sind besonders bei sehr hohen Temperaturen geeignet. Ihre Anwendung ist zu höheren Temperaturen besser erweiterbar. Vorteile: Nachteile: � berührungslos, keine Gefahr der Beschädigung von empfindlichen Objekten � sehr schnelle Messungen (ms Bereich) � sehr großer Temperaturmessbereich möglich � kein Verschleiß � keine Temperatur-Beeinflussung des Messobjekts oder Fehler durch mangel- haften Wärmekontakt � auch bewegte Objekte messbar � Messung von aggressiven Medien oder in stark beeinflussenden Umfeldern (z.B. EM-Felder) � punktuelles Temperaturmessverfahren � Tiefenmessung nicht möglich � falscher Emissionsgrad verfälscht Ergebnisse erheblich � keine großflächige Messung möglich 26
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η [%] η [%] η [%] 80 70 60 50 40
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