TR Blanke Metalle bei niedrigen Temperaturen_201607_de
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Präzise berührungslose Temperaturmessung von blanken Metallen von Albert Book Die Messung von blanken Metallen bei nied- Physikalische Grundlagen rigen Temperaturen ist für die berührungs- Ein Pyrometer erfasst die von dem Messobjekt abgestrahlte lose Temperaturmessung aufgrund der sehr Wärmestrahlung bzw. Infrarotstrahlung und ermittelt daraus geringen Wärmestrahlung und der variierenden Strahlungseigenschaften von Metallen nach wie vor eine anspruchsvolle Messaufgabe. anhand der Planck’schen Formel die Temperatur. Die Höhe der Strahlung hängt neben der Temperatur in hohem Maße auch von der Strahlungseigenschaft sprich dem Emissionsgrad des Messobjektes ab. Der Emissionsgrad ist eine relative Größe und ergibt sich aus dem Verhältnis der Strahlungsenergie eines realen Strahlers zu der eines idealen oder auch sogenannten Der folgende Artikel beschreibt die physikalischen Grundlagen, die verschiedenen „Schwarzen Strahlers“. Für nicht transparente Objekte gilt der Zusammenhang zwischen dem Emissionsgrad ε und dem Reflexionsgrad ρ von ε + ρ = 1. Gute Wärmestrahler mit einem Messmethoden, die neuesten technischen hohen Emissionsvermögen besitzen ein geringes Reflexions- vermögen und umgekehrt. Alle nicht transparenten Nichtmetalle gen für eine zuverlässige Messung. besitzen in der Regel einen hohen Emissionsgrad > 80 %. Daher bereiten nichtmetallische Messobjekte bei der berührungslosen Temperaturmessung weniger Probleme. Bei Metallen hingegen variiert der Emissionsgrad sehr stark von < 10 % bei hochglänzenden Metallen bis zu > 80 % bei oxidierten, beschichteten oder glühenden Metallen. Außerdem kann sich der Emissionsgrad mit der Temperatur ändern. Darüber hinaus ist der Emis- Bild 1 Der Emissionsgrad von Metallen verr

sionsgrad von Metallen von der Wellenlänge der Strahlung einem fotoelektrischen PbS-Sensor mit einer Wellenlänge von abhängig. Er steigt mit kürzerer Wellenlänge (Bild 1). 2,4 µm eingesetzt. Diese Sensoren haben eine hohe Empfindlichkeit. Nachteil ist, dass PbS-Sensoren um bis zu 4 % pro °C Änderung der Eigentemperatur driften. Um überhaupt ein stabiles Messsignal zu erzielen, müssen die Sensoren im Wechsellichtverfahren betrieben werden. Dabei rotiert eine Scheibe vor dem Sensor. Die Scheibe besitzt eine reflektierende Oberfläche sowie eine Öffnung Bei der Rotation der Scheibe sieht der...

zeit durchaus um bis zu 20 °C schwanken. Von einem Präzi- Alternative Messverfahren sionsmessgerät kann dann sicherlich nicht mehr gesprochen Eine Möglichkeit, mit einem langwellig messenden Gerät z.B. dennoch die Temperatur des Bandes in einer BandbeschichEine weitere oft verwendete Maßnahme zur Signalsteigerung tungsanlage zu erfassen, ist die Messung im Spalt zwischen ist die Verwendung einer Optik mit geringer Auflösung, um die dem Band und der Führungsrolle. Die Mehrfachreflexion der Messfläche zu vergrößern. Mit diesen Geräten ist der Einsatz an Wärmestrahlung wirkt sich wie eine...

Eine andere messtechnische Lösung verwendet einen halb- kugelförmigen Goldspiegel. Der Spiegel wird so positioniert, befindet. Auch hier entsteht durch die Mehrfachreflexion eine Signalerhöhung. Die Einschränkung dieser Lösung besteht darin, dass der Messabstand zum Band sehr gering und genau dass sich das Metallband im Krümmungspunkt des Spiegels Pyrometer mit hochwertiger Optik einzuhalten ist. Diese Messmethode funktioniert nur zufrieden- Pyrometer mit einfacher Optik stellend, solange der Spiegel nicht verschmutzt ist. Außerdem besteht unter rauen Industriebedingungen die Gefahr der...

sionsgrad von 100 % bezogen oder die Rahmenbedingungen erst gar nicht angegeben. Bei der Messung an realen Objekten zuverlässige Messergebnisse mit einem niedrigen Emissionsgrad liegt die minimal messbare erzielt werden (Bild 8). Die Temperatur dann deutlich über dem spezifizierten Wert. Wie im Geräte messen in Millisekun- Bild 9 zu sehen ist, steigt beispielsweise der Messbereichsan- den und sind daher auch an fang bei einem Objekt mit einem Emissionsgrad von 10 % und schnell bewegten Objekten einsetzbar. Eine hohe optische Auflösung ermöglicht die Messung aus großer Mes- an blanken...