Einleitung
Infrarot-Thermometer werden häufig in der industriellen Inspektion, Anlagenwartung, Elektrotechnik, HVAC-Technik, Fahrzeugdiagnose sowie in Laboranwendungen eingesetzt. Sie messen die Oberflächentemperatur eines Objekts berührungslos, indem sie die von der Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung erfassen.
Viele Anwender stellen fest, dass bei der Messung derselben Oberfläche unterschiedliche Temperaturwerte angezeigt werden können. Eine wichtige Ursache dafür ist eine nicht korrekt eingestellte Emissionsgrad-Einstellung.
Der Emissionsgrad bestimmt, wie das Infrarot-Thermometer die von einer Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung interpretiert. Stimmen die eingestellten Werte nicht mit den tatsächlichen Eigenschaften des Materials überein, kann das Messergebnis vom realen Oberflächenwert abweichen.
Das Verständnis des Emissionsgrads und dessen korrekte Einstellung sind daher entscheidend für präzise Infrarot-Temperaturmessungen.
Wichtige Punkte
● Der Emissionsgrad beschreibt die Fähigkeit einer Oberfläche, Infrarotstrahlung abzugeben, und liegt üblicherweise zwischen 0,10 und 1,00;
● Unterschiedliche Materialien, Oberflächenstrukturen und Bearbeitungen beeinflussen den Emissionsgrad;
● Infrarot-Thermometer benötigen eine passende Emissionsgrad-Einstellung, um Materialunterschiede zu kompensieren;
● Materialien mit hohem Emissionsgrad lassen sich meist einfacher messen, während glänzende Metalloberflächen besondere Aufmerksamkeit erfordern;
● Eine korrekte Einstellung des Emissionsgrads verbessert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Temperaturmessung.
Was ist der Emissionsgrad bei einem Infrarot-Thermometer?
Der Emissionsgrad (Emissivity) beschreibt die Fähigkeit einer realen Oberfläche, Infrarotstrahlung im Vergleich zu einem idealen schwarzen Körper abzugeben.
● Ein idealer schwarzer Körper besitzt einen Emissionsgrad von 1,00 und gibt die maximale mögliche Infrarotstrahlung ab;
● Reale Materialien besitzen normalerweise Werte unter 1,00 und unterscheiden sich in ihren Strahlungseigenschaften;
● Ein Infrarot-Thermometer berechnet die Oberflächentemperatur anhand der gemessenen Infrarotenergie und des eingestellten Emissionsgrads.
Vereinfacht ausgedrückt zeigt der Emissionsgrad, wie effizient eine Oberfläche Wärmeenergie in Form von Infrarotstrahlung an das Messgerät abgibt.
Ist der Emissionsgrad falsch eingestellt, interpretiert das Gerät die empfangene Strahlungsmenge falsch und zeigt eine ungenaue Temperatur an.
Warum muss der Emissionsgrad bei der Infrarotmessung eingestellt werden?
Ein Infrarot-Thermometer misst nicht die Temperatur im Inneren eines Objekts, sondern die von der Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung.
Unterschiedliche Oberflächen besitzen unterschiedliche Strahlungseigenschaften:
● Dunkle, raue und nichtmetallische Oberflächen weisen häufig einen hohen Emissionsgrad auf und geben mehr Infrarotstrahlung ab;
● Glatte Metalloberflächen besitzen meist einen niedrigeren Emissionsgrad und reflektieren stärker die Strahlung aus der Umgebung;
● Oberflächenbehandlungen wie Polieren, Oxidation, Beschichtung oder Lackierung können den Emissionsgrad deutlich verändern.
Durch die Anpassung des Emissionsgrads kann das Messgerät diese Unterschiede berücksichtigen und genauere Temperaturwerte liefern.
Welche Faktoren beeinflussen den Emissionsgrad?
Der Emissionsgrad eines Materials ist nicht immer konstant und kann durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden:
● Materialtyp: Unterschiedliche Materialien besitzen unterschiedliche Strahlungseigenschaften. Kunststoffe, Gummi und Keramik haben meist einen höheren Emissionsgrad, während polierte Metalle häufig niedrigere Werte aufweisen;
● Oberflächenzustand: Raue, oxidierte oder beschichtete Oberflächen besitzen normalerweise einen höheren Emissionsgrad als glatte Oberflächen;
● Oberflächenfarbe: Die Farbe kann bei bestimmten Materialien Einfluss haben, jedoch kann der Emissionsgrad nicht allein anhand der Farbe bestimmt werden;
● Temperaturbereich: Bei einigen Materialien kann sich der Emissionsgrad abhängig von der Temperatur verändern;
● Messumgebung: Wärmequellen, reflektierende Objekte und Umgebungsbedingungen können das Messergebnis beeinflussen.
Für präzise Messungen sollten sowohl Materialeigenschaften als auch die tatsächlichen Einsatzbedingungen berücksichtigt werden.
Referenzwerte für den Emissionsgrad verschiedener Materialien
Die folgenden Werte können als allgemeine Referenz für die Einstellung eines Infrarot-Thermometers verwendet werden:
| Material | Referenzwert Emissionsgrad |
|---|---|
| Schwarz lackierte Oberfläche | 0,90–0,98 |
| Kunststoff | 0,90–0,95 |
| Gummi | 0,90–0,95 |
| Keramik | 0,90–0,95 |
| Papier | 0,90–0,95 |
| Holz | 0,85–0,95 |
| Polierter Edelstahl | 0,10–0,30 |
| Poliertes Aluminium | 0,05–0,20 |
| Poliertes Kupfer | 0,05–0,20 |
Diese Werte dienen nur als Richtwerte. Der tatsächliche Emissionsgrad kann durch Oberflächenbehandlung, Oxidation, Temperatur und Messbedingungen beeinflusst werden.
Wie wird der Emissionsgrad eines Infrarot-Thermometers richtig eingestellt?
Für eine korrekte Einstellung können folgende Schritte durchgeführt werden:
● Material bestimmen: Ermitteln Sie zunächst, ob die zu messende Oberfläche aus Metall, Kunststoff, Glas, Keramik oder einem anderen Material besteht;
● Referenzwert auswählen: Verwenden Sie einen passenden Emissionsgrad entsprechend den Materialeigenschaften;
● Oberflächenzustand prüfen: Berücksichtigen Sie, ob die Oberfläche poliert, beschichtet, oxidiert oder reflektierend ist;
● Einstellung am Gerät vornehmen: Passen Sie den Emissionsgrad im Einstellmenü des Infrarot-Thermometers an;
● Messergebnis überprüfen: Bei besonders präzisen Anwendungen sollte ein Vergleich mit einem Kontaktthermometer durchgeführt werden.
Beispielsweise kann eine schwarz lackierte Gehäuseoberfläche häufig mit einem Emissionsgrad von etwa 0,90–0,95 gemessen werden. Bei glänzenden Metalloberflächen ist dagegen eine niedrigere Einstellung erforderlich.
Wie kann die Messgenauigkeit bei Materialien mit niedrigem Emissionsgrad verbessert werden?
Materialien mit niedrigem Emissionsgrad, insbesondere glänzende Metalle, können bei direkter Messung größere Abweichungen verursachen.
Geeignete Maßnahmen sind:
● Aufbringen eines Materials mit hohem Emissionsgrad, beispielsweise spezielles Messband, und Messung dieser Oberfläche;
● Beschichten der Messstelle mit einer matten schwarzen Oberfläche;
● Vermeidung stark reflektierender Bereiche und Auswahl einer geeigneten Messposition;
● Reduzierung von Einflüssen durch Wärmequellen, Beleuchtung und reflektierende Gegenstände.
Durch die Verbesserung der Oberflächenbedingungen kann die Zuverlässigkeit der Infrarotmessung deutlich erhöht werden.
Weitere wichtige Hinweise bei der Verwendung von Infrarot-Thermometern
Neben der Emissionsgrad-Einstellung beeinflussen weitere Faktoren die Messgenauigkeit:
● Messabstand: Das Messobjekt sollte größer als der Messfleck des Geräts sein, damit keine Umgebungstemperaturen erfasst werden;
● Umgebungsbedingungen: Dampf, Staub, Rauch oder starke Luftströmungen können die Messung beeinflussen;
● Sensorlinse: Die Infrarotlinse sollte sauber gehalten werden, um eine zuverlässige Erfassung der Strahlung sicherzustellen;
● Messwinkel: Eine möglichst senkrechte Messung zur Oberfläche reduziert Reflexionseinflüsse;
● Temperaturstabilität: Bei schnell wechselnden Temperaturen sollte ein geeigneter Messzeitpunkt gewählt werden.
Eine korrekte Bedienung in Kombination mit der passenden Emissionsgrad-Einstellung sorgt für präzisere und reproduzierbare Messergebnisse.
FAQ
Welcher Emissionsgrad ist bei Infrarot-Thermometern voreingestellt?
● Viele Infrarot-Thermometer verwenden standardmäßig einen Emissionsgrad von 0,95, da viele nichtmetallische Materialien und behandelte Oberflächen in diesem Bereich liegen.
Bedeutet ein höherer Emissionsgrad automatisch eine genauere Messung?
● Nein. Die Genauigkeit hängt nicht von einem hohen oder niedrigen Wert ab, sondern davon, ob der eingestellte Emissionsgrad zur tatsächlichen Oberfläche passt.
Warum sind Temperaturmessungen auf Metalloberflächen häufig ungenau?
● Metalle besitzen oft einen niedrigen Emissionsgrad und reflektieren stärker die Umgebung. Dadurch können Messfehler entstehen, wenn keine geeignete Einstellung oder Kompensation verwendet wird.
Benötigt ein schwarzes Objekt immer einen hohen Emissionsgrad?
● Nicht unbedingt. Die Farbe allein bestimmt den Emissionsgrad nicht. Material und Oberflächenbeschaffenheit sind ebenfalls entscheidend.
Können Infrarot-Thermometer den Emissionsgrad automatisch einstellen?
● Einige moderne Geräte verfügen über Materialvoreinstellungen oder automatische Kompensationsfunktionen. Bei vielen Handmessgeräten muss der Anwender den Wert jedoch manuell einstellen.
Fazit
Der Emissionsgrad ist einer der wichtigsten Faktoren für die Genauigkeit von Infrarot-Thermometern. Da verschiedene Materialien und Oberflächen unterschiedliche Infrarotstrahlungseigenschaften besitzen, muss der passende Wert entsprechend dem Messobjekt eingestellt werden.
● Materialien mit hohem Emissionsgrad wie Kunststoff, Gummi und Keramik lassen sich in der Regel einfacher messen;
● Materialien mit niedrigem Emissionsgrad wie polierte Metalle erfordern besondere Aufmerksamkeit hinsichtlich Reflexionen und Messkompensation;
● In der industriellen Wartung und Zustandsüberwachung verbessert eine korrekte Emissionsgrad-Einstellung die Zuverlässigkeit der Temperaturmessung und liefert wichtige Daten für die Fehlerdiagnose.
Das Verständnis des Emissionsgrads und seiner richtigen Einstellung ist eine wichtige Grundlage für den professionellen Einsatz von Infrarot-Thermometern.
