Distanz-zu-Messfleck-Verhältnis

Das Distanz-zu-Messfleck-Verhältnis (D:S-Verhältnis) ist eine häufig verwendete Kennzahl zur Beschreibung der optischen Auflösung von Temperaturmessgeräten wie Thermometern oder Wärmebildkameras. Es wird berechnet, indem die Messentfernung (Brennweite) D des Ziels durch die Größe des Messflecks geteilt wird. Mit dem D:S-Verhältnis lässt sich die Messfleckgröße eines Geräts in einer bestimmten Entfernung bestimmen. Für eine präzise Temperaturmessung sollte die Zielgröße mindestens der Messfleckgröße entsprechen. Dadurch wird sichergestellt, dass das Messgerät mindestens 90 % der Strahlungsenergie des Ziels erfasst, wenn dieses exakt der Messfleckgröße entspricht.

Bei Geräten mit einstellbarem Fokus gilt ein einziges D:S-Verhältnis für den gesamten Messbereich. Obwohl der Messfleck mit zunehmender Entfernung größer wird, bleibt das Verhältnis konstant. Bei Geräten mit festem Fokus, wie kompakten Pyrometern, ist das D:S-Verhältnis nur für eine bestimmte Brennweite angegeben. Wird das Ziel aus der Fokusebene verschoben, verringert sich das D:S-Verhältnis, was zu einem größeren Messfleck und potenziellen Temperaturabweichungen führt.

Aus optischer Sicht steht das D:S-Verhältnis im Zusammenhang mit der Brennweite F und der Detektorgröße d des Messgeräts. Eine längere Brennweite führt zu einem höheren D:S-Verhältnis, bedeutet jedoch in der Regel auch größere Geräteabmessungen. Kompakte Geräte besitzen häufig moderatere D:S-Verhältnisse, was in Anwendungen vorteilhaft ist, bei denen große Zielobjekte vollständig erfasst werden sollen und eine mittlere Temperatur über die gesamte Objektgröße gemessen wird.

Bei Wärmebildkameras ist das Konzept der minimalen Messfleckgröße ebenfalls gebräuchlich. Jedes Pixel des Detektorarrays stellt einen potenziellen Messpunkt dar und definiert das momentane Sichtfeld (IFOV). Da die Pixelgröße oft klein ist, werden für eine genaue Temperaturmessung mehrere Pixel benötigt – das sogenannte Messsichtfeld (MFOV), das in der Regel 3×3 Pixel umfasst. Dieses MFOV ist mit dem Messfleck eines Pyrometers vergleichbar, und auch für Wärmebildkameras kann das D:S-Verhältnis berechnet werden.