Mehrfarbenmessung

Die Mehrfarbenmessung ist ein Infrarot-Temperaturmessprinzip, bei dem die von einem Objekt emittierte Infrarotstrahlung bei mehreren Wellenlängen – mindestens jedoch bei zwei – analysiert wird. Einige Hersteller bezeichnen ein Gerät, das auf zwei Wellenlängen misst und zusätzliche Eingangsparameter wie Emissionsgrad berücksichtigt, bereits als Mehrfarbengerät, obwohl tatsächlich nur zwei Wellenlängen erfasst werden. Instrumente, die eine große Anzahl unterscheidbarer Wellenlängen messen, werden hingegen häufig als Spektrometer bezeichnet.

Im Gegensatz zu Einfarbenpyrometern, die Strahlung nur bei einer bestimmten Wellenlänge erfassen, bieten Mehrfarben- bzw. Zweiwellenlängenpyrometer eine höhere Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit – insbesondere unter Bedingungen mit variierender Emissivität oder bei Verunreinigungen wie Staub oder Rauch.

Diese Geräte werden häufig als Verhältnis-, Zwei-Farben- oder Dualwellenlängen-Pyrometer bezeichnet und funktionieren grundlegend anders als Einfarbenpyrometer.

Nach dem Wienschen Verschiebungsgesetz ist die Wellenlänge der maximalen Strahlungsintensität eines Schwarzen Körpers umgekehrt proportional zu seiner Temperatur. Mit steigender Temperatur nimmt die abgegebene Strahlungsleistung im gesamten Wellenlängenspektrum zu, und das Maximum der spektralen Strahlung verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen.

Es besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen intensitätsbasierten Einfarbenpyrometern und verhältnisbasierenden Pyrometern.
Einfarbenpyrometer messen die Strahlungsleistung innerhalb eines definierten Wellenlängenbereichs. Verhältnispyrometer hingegen erfassen die Infrarotstrahlung bei zwei eng benachbarten Wellenlängen und bewerten das Verhältnis der beiden Intensitäten. Die Bandbreiten dieser beiden „Farben“ können sich teilweise überschneiden oder vollständig getrennt sein. Dieses Verhältnisverfahren ermöglicht eine genauere und zuverlässigere Temperaturmessung.

Im Gegensatz zu Einfarbenpyrometern kann ein Verhältnispyrometer auch dann präzise messen, wenn der Emissionsgrad unbekannt oder temperaturabhängig ist – vorausgesetzt, beide Wellenlängensignale werden proportional durch Emissivität oder Prozessbedingungen beeinflusst. Einer der größten Vorteile des Zwei-Farben-Pyrometers ist daher seine Fähigkeit, wiederholbare und genaue Messergebnisse selbst unter schwierigen Bedingungen zu liefern.

Verhältnispyrometer werden häufig eingesetzt, wenn der Messfleck nicht vollständig auf dem Objekt liegt oder das Objekt kleiner ist als der Messfleck, sowie bei wechselnder Transmission im optischen Pfad – etwa durch Staub, Dampf, Verschmutzungen oder optische Fenster. Diese Geräte kommen vor allem in anspruchsvollen Industrieanwendungen wie der Metallverarbeitung zum Einsatz, wenn die Emissivität unbekannt ist oder sich verändert, jedoch beide Wellenlängen gleichermaßen betrifft.