innovative infrared technology

Physikalische Grundlagen Physikalische Grundlagen Mit unseren Augen sehen wir die Welt im sichtbaren Licht. Dieses Licht nimmt nur einen kleinen Teil des vorhandenen Strahlungsspektrums ein, der weitaus größte Teil ist unsichtbar. Die Strahlung anderer Spektralbereiche liefert immer zusätzliche Informationen. Das Infrarot-Temperaturmesssystem Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von –273,15 °C (= 0 Kelvin) sendet an der Oberfläche eine seiner Eigentemperatur proportionale elektromagnetische Strahlung, so genannte Eigenstrahlung aus. Ein Teil dieser Strahlung ist Infrarotstrahlung,...

Visible light The infrared area used by pyrometers / imagers Das elektromagnetische Spektrum mit dem für Pyrometer genutzten Infrarotbereich Elektromagnetisches Strahlungsspektrum Unter einem Spektrum im engeren und physikalischen Sinne versteht man die Intensität eines Gemisches elektromagnetischer Wellen als Funktion der Wellenlänge oder der Frequenz. Das elektromagnetische Strahlungsspektrum erstreckt sich über einen Wellenlängenbereich von etwa 23 Zehnerpotenzen und unterscheidet sich in einzelnen Abschnitten durch Entstehung, Erzeugung und Anwendung der Strahlung. Alle Arten der elektromagnetischen...

Physikalische Grundlagen gegenüber der gesamten Oberfläche, so kann die Störung des Idealzustands als gering angesehen werden. Blickt man z. B. mit einem Messfühler nur auf dieses Loch, so kann man die von dort kommende Temperaturstrahlung als schwarze Strahlung betrachten und das Messgerät damit kalibrieren. Einfachere Anordnungen benutzen in der Praxis Flächen, die mit pigmentierten Lacküberzügen versehen sind und die im gewünschten Wellenlängenbereich Absorptions- und Emissionsgrade bis 99 Prozent haben. Für Kalibrierungen bei praktischen Messungen ist das oft ausreichend. Die Strahlungsgesetze...

innovative infrared technology Der graue Strahler Nicht jeder Körper entspricht dem Ideal des schwarzen Strahlers. Viele Körper emittieren weniger Strahlung bei der gleichen Temperatur. Der Emissionsgrad ε gibt das Verhältnis aus dem realen Abstrahlwert und dem des schwarzen Strahlers an. Er liegt zwischen null und eins. Ein Infrarotsensor empfängt neben der von einer Objektoberfläche abgegebenen Strahlung auch reflektierte Strahlung aus der Umgebung und unter Umständen durch den Körper hindurch gelassene Infrarotstrahlung. Es gilt: ε der Emissionsgrad ρ der Reflexionsgrad τ der Transmissionsgrad...

Physikalische Grundlagen Thermische Detektoren Bei diesen Detektoren ändert sich die Temperatur des Detektorelements durch Absorption von elektromagnetischer Strahlung. Die Veränderung der Temperatur bewirkt die Änderung einer temperaturabhängigen Eigenschaft dieses Detektors, die elektrisch ausgewertet wird und ein Maß für die absorbierte Energie ist. Pyroelektrisches Material Strahlungsfluss Strahlungsthermoelemente (Thermosäulen) Wird die Verbindungsstelle zweier verschiedener Metalle erwärmt, so entsteht aufgrund des thermoelektrischen Effekts eine elektrische Spannung. Dieser Effekt wird...

innovative infrared technology Der entscheidende Unterschied zwischen Quantendetektoren und thermischen Detektoren besteht in ihrer schnelleren Reaktion auf die absorbierte Strahlung. Die Wirkungsweise der Quantendetektoren beruht auf dem Fotoeffekt. Dabei werden durch die auffallenden Photonen der Infrarotstrahlung Elektronen im Halbleitermaterial auf höhere Energieniveaus gehoben. Beim Zurückfallen wird ein elektrisches Signal (Spannung oder Strom) erzeugt. Auch eine Änderung des elektrischen Widerstandes ist möglich. Diese Signale sind exakt auswertbar. Quantendetektoren sind sehr schnell...

Bei der exakten Messung von Temperaturen ist der Emissionsgrad ein wesentlicher Faktor. Er ist von verschiedenen Einflüssen abhängig und muss je nach Applikation eingestellt werden. Der Emissionsgrad ist theoretisch vom Material, von dessen Oberflächenbeschaffenheit, von der Temperatur, von der Wellenlänge, vom Messwinkel und unter Umständen auch vom verwendeten Messaufbau abhängig. Eine Vielzahl nichtmetallischer Stoffe weist aber zumindest im langwelligen Spektralbereich unabhängig von ihrer Oberflächenbeschaffenheit einen hohen und relativ konstanten Emissionsgrad auf. ελ Messung an Lagerringen...

innovative infrared technology Die Transmissionsgrade von Kunststofffolien variieren mit der Wellenlänge. Sie verhalten sich umgekehrt proportional zur Dicke, wobei dünne Materialien durchlässiger sind als dicke Kunststoffe. Optimale Temperaturmessungen können bei Wellenlängen durchgeführt werden, bei denen der Transmissionsgrad unabhängig von der Dicke annähernd Null ist. Polyethylen, Polypropylen, Nylon und Polystyrol sind z. B. bei 3,43 µm IR-undurchlässig, Polyester, Polyurethan, PTFE, FEP und Polyamid dagegen bei 7,9 µm. Bei dickeren (>0,4 mm) und pigmentierten Folien kann eine Wellenlänge...

Einflüsse durch die Umgebung Aus der unten stehenden Abbildung ist ersichtlich, dass die Durchlässigkeit (Transmission) der Luft sehr stark wellenlängenabhängig ist. Bereiche mit hoher Dämpfung wechseln sich mit Bereichen hoher Durchlässigkeit, den so genannten atmosphärischen Fenstern ab. Im langwelligen atmosphärischen Fenster (8 ... 14 µm) ist die Durchlässigkeit gleichmäßig hoch, dagegen treten im kurzwelligen Bereich messbare Abschwächungen durch die Atmosphäre auf, welche zu verfälschten Messergebnissen führen können. Typische Messfenster dort sind 1,1 ... 1,7 µm, 2 ... 2,5 µm und 3 ......

innovative infrared technology Kalibrierung von Infrarot-Thermometern [1] [2] Infrarot-Temperaturmessgeräte werden mit Hilfe von Schwarzen Strahlern kalibriert. Diese Strahlungsquellen können verschiedene Temperaturen mit hoher Stabilität erzeugen (siehe auch Seite 5, Abschnitt zum Schwarzen Strahler). Für den Kalibrierprozess ist es wichtig, den genauen Wert der Strahlungstemperatur zu kennen. Der Wert wird entweder mit einem Kontaktthermometer oder mit einem TransfernormalStrahlungsthermometer gemessen und daraufhin zur Justage/ zum Einmessen der Infrarotsensoren verwendet. Für eine Kalibrierung...