Was ist Infrarot-Temperaturmessung?

Neben der Zeit ist die Temperatur die am häufigsten gemessene physikalische Eigenschaft. Infrarot-Temperaturmessgeräte bestimmen die Temperatur nach dem Strahlungsgesetz von Planck und Boltzmann durch die vom Messobjekt abgegebene Infrarotstrahlung. Doch wie funktioniert die berührungslose Temperaturmessung?

Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von 0 K (-273,15°C) sendet von seiner Oberfläche eine elektromagnetische Strahlung aus, die proportional zu seiner Eigentemperatur ist. Ein Teil dieser Strahlung ist Infrarotstrahlung, die zur Temperaturmessung verwendet wird. Die Strahlung des Körpers durchdringt die Atmosphäre und kann mit Hilfe einer Linse auf ein Detektorelement fokussiert werden. Das Detektorelement erzeugt ein zur Strahlung proportionales elektrisches Signal. Dieses Signal wird verstärkt und mit Hilfe einer digitalen Signalverarbeitung in ein zur Objekttemperatur proportionales Ausgangssignal umgewandelt. Der Messwert kann auf einem Display angezeigt oder als Signal ausgegeben werden.

Der Emissionsgrad ε (Epsilon) hat eine zentrale Bedeutung, wenn die Temperatur durch Strahlung gemessen wird. Der Emissionsgrad definiert das Verhältnis zwischen dem realen Strahlungswert und dem des schwarzen Körpers. Dies ist maximal 1 für einen schwarzen Körper. Aber nur wenige Körper entsprechen dem Ideal des schwarzen Körpers. Für die Kalibrierung von Sensoren werden in der Regel Kontaktflächen von Strahlern verwendet, die aus der bevorzugten Wellenlänge von 0,99 bestehen.

Viele Körper haben einen konstanten Emissionsgrad in Bezug auf die Wellenlänge, geben aber weit weniger Strahlung ab als schwarze Körper. Sie werden als graue Körper bezeichnet. Körper, deren Emissionsvermögen von der Temperatur und der Wellenlänge abhängt, wie z. B. Metalle, werden als selektive Strahler bezeichnet. Der fehlende Strahlungsanteil wird in beiden Fällen durch die Definition des Emissionsgrades kompensiert. Bei der Verwendung eines selektiven Strahlers muss die gemessene Wellenlänge (Kurzwelle für Metall) berücksichtigt werden.

Der Infrarotsensor empfängt die von der Objektoberfläche emittierte Strahlung, aber auch reflektierte Strahlung aus der Umgebung und eventuell eingedrungene Infrarotstrahlung vom Messobjekt.

Bitte entnehmen Sie weitere Informationen aus unseren Broschüren: Grundlagen der berührungslosen Temperaturmessung.