Einzelwellenlängenmessung (Single Wavelength Measurement)

Nach dem Planckschen Strahlungsgesetz emittiert jeder Körper elektromagnetische Strahlung. Wird diese Strahlung korrekt erfasst und ausgewertet, lässt sich daraus die Oberflächentemperatur des Körpers bestimmen. Bei der Einwellenlängenmessung wird nicht die gesamte vom Körper abgegebene Wärmestrahlung vom Detektor erfasst, sondern nur ein relativ kleiner Teil innerhalb eines bestimmten spektralen Bereichs. Die restliche Strahlung wird mithilfe von Spektralfiltern ausgeblendet. Die meisten handelsüblichen Infrarotthermometer (Pyrometer und Wärmebildkameras) basieren auf diesem Prinzip.

Obwohl dieses Verfahren die Signalstärke und damit die Empfindlichkeit des Geräts reduziert, ist es aus mehreren Gründen in der Praxis notwendig. Erstens kann die spektrale Empfindlichkeit von Detektoren nicht für das gesamte elektromagnetische Spektrum optimiert werden. Die verfügbaren Infrarot-Detektormaterialien (z. B. Silizium für den Bereich 0,4 µm bis 1,1 µm oder InGaAs für den Bereich 1,3 µm bis 2,6 µm) legen bereits bestimmte Spektralbereiche für den Einsatz von Infrarotthermometern fest.

Zweitens beeinflussen verschiedene atmosphärische Gase die Transmissivität der Infrarotstrahlung. Um den Einfluss dieser Gase auf das Messergebnis (also die Objekt­temperatur) zu minimieren, nutzt man bevorzugt jene Bereiche des Infrarotspektrums, die von diesen Gasen nur gering beeinflusst werden – die sogenannten atmosphärischen Fenster.

Drittens kann die Emissivität des Messobjekts in bestimmten Spektralbereichen sehr gering sein und sich während des Prozesses stark verändern, während sie in einem anderen Spektralbereich groß und konstant bleibt. In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, den instabileren Signalbereich auszublenden, um eine verlässliche Messung zu gewährleisten.

Eine Alternative dazu ist die Zweiwellenlängenmessung, bei der die Signale von zwei Detektoren ausgewertet werden, die jeweils auf unterschiedliche Spektralbereiche empfindlich reagieren.