Zweifarben-Messung (Two Color Measurement)

Ein Zweifarben-Pyrometer ist ein fortschrittliches Pyrometer zur berührungslosen Temperaturmessung unter Verwendung einer Zweiwellenlängen-Messung.

Diese Instrumente werden häufig auch als Verhältnis-, Quotienten- oder Zweiwellenlängen-Pyrometer bezeichnet und funktionieren anders als Einfarben-Pyrometer. Im Gegensatz zu Einfarben-Pyrometern, die die Strahlung bei einer einzigen Wellenlänge messen, können Mehrfarben-Pyrometer die Genauigkeit verbessern und die Zuverlässigkeit auch unter Bedingungen mit variabler Emissivität oder bei Vorhandensein von Verunreinigungen wie Staub oder Rauch sicherstellen.

Das Verschiebungsgesetz von Wien besagt, dass die Spitzenwellenlänge der Strahlung, die von einem schwarzen Körper emittiert wird, umgekehrt proportional zu seiner Temperatur ist. Mit steigender Temperatur eines Objekts nimmt seine abgestrahlte Energie im gesamten Wellenlängenbereich zu, und das Maximum der spektralspezifischen Strahlung verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen.

Es besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen intensitätsbasierten Einfarben-Pyrometern und verhältnisbasierten Pyrometern. Einfarben-Pyrometer messen die Leistung der emittierten Infrarotstrahlung innerhalb eines bestimmten Bandbreitenbereichs. Im Gegensatz dazu messen Verhältnis-Pyrometer die Infrarotstrahlung bei zwei eng beieinanderliegenden Wellenlängen und bewerten das Verhältnis der beiden Intensitäten. Die Bandbreiten dieser beiden Farben können sich teilweise überlappen oder vollständig getrennt sein. Dieser einzigartige Ansatz der Verhältnis-Pyrometer ermöglicht genauere und zuverlässigere Temperaturmessungen.

Im Gegensatz zu Einfarben-Geräten kann ein Verhältnis-Pyrometer auch dann zuverlässig messen, wenn die Emissivität unbekannt ist oder sich mit der Temperatur ändert, solange beide Wellenlängensignale proportional von Emissions- oder Prozessänderungen beeinflusst werden. Daher ist eine der herausragenden Eigenschaften des Zweifarben-Pyrometers seine Fähigkeit, wiederholbare und genaue Messungen auch unter schwierigen Bedingungen zu liefern.

Verhältnis-Pyrometer werden häufig eingesetzt, wenn der Messfleck nicht vollständig auf dem Objekt liegt oder das Objekt kleiner ist als der Messfleck des Pyrometers und wenn sich die Transmission im optischen Weg des Pyrometers ändert – zum Beispiel durch Staub, Dampf, Schmutz oder Schutzfenster. Diese Geräte werden in anspruchsvollen industriellen Anwendungen eingesetzt, insbesondere in der Metallverarbeitung, wo die Emissivität unbekannt und veränderlich ist, sich jedoch bei beiden Wellenlängen gleichermaßen verändert.

Die meisten Verhältnis-Pyrometer verwenden Halbleiter-Detektoren. Daher sind heute Zeitkonstanten von 1 ms bis 20 ms für Temperaturmessungen üblich, während der Beginn des Temperaturmessbereichs in der Regel deutlich über 100 °C liegt.

Die meisten Hersteller bieten eine parallele Darstellung der mit der Einwellenlängen-Messung ermittelten Temperatur an. Wenn Steigung (slope) und Emissivität korrekt eingestellt sind, können viele Quotienten-Pyrometer auch den prozentualen Signalverlust durch Abschattung oder Fensterverunreinigung berechnen und anzeigen. Während ein klassisches Einfarben-Pyrometer nicht zwischen einem Temperaturabfall des Messobjekts und einer Verschmutzung der Optik unterscheiden kann, ist ein Verhältnis-Pyrometer dazu in der Lage.