Einleitung

Bei der Auswahl eines Infrarot-Thermometers sind neben Messbereich, Genauigkeit, Emissionsgrad und Ansprechzeit auch die optischen Eigenschaften entscheidend. Einer der wichtigsten Kennwerte ist das D:S-Verhältnis.

Häufig finden sich Angaben wie 10:1, 12:1, 50:1 oder 80:1. Ein höherer Wert ist jedoch nicht grundsätzlich die bessere Wahl. Entscheidend sind vor allem der tatsächliche Messabstand und die Größe des Messobjekts.

Ist das D:S-Verhältnis für die Anwendung ungeeignet, kann der Messfleck über das eigentliche Ziel hinausreichen und angrenzende Flächen erfassen. Dadurch können deutliche Messabweichungen entstehen, selbst wenn das Gerät eine hohe spezifizierte Temperaturgenauigkeit besitzt.

Das Verständnis des D:S-Verhältnisses ist deshalb eine wichtige Voraussetzung für zuverlässige berührungslose Temperaturmessungen.

Das Wichtigste auf einen Blick

● D:S beschreibt das Verhältnis zwischen Messabstand und Durchmesser des Messflecks.
● Je höher das D:S-Verhältnis, desto kleiner ist in der Regel der Messfleck bei gleichem Abstand.
● Für große Ziele im Nahbereich ist meist kein besonders hohes D:S-Verhältnis erforderlich.
● Kleine Ziele oder größere Messabstände erfordern häufig ein höheres D:S-Verhältnis.
● Zielgröße, Messabstand und erforderlicher Sicherheitsabstand sollten gemeinsam berücksichtigt werden.
● Das Messobjekt sollte deutlich größer als der Messfleck sein und nicht nur dessen theoretischer Größe entsprechen.

Was bedeutet das D:S-Verhältnis bei einem Infrarot-Thermometer?

D:S steht für Distance-to-Spot Ratio, also das Verhältnis zwischen Messabstand und Messfleckdurchmesser.

Dabei gilt:

● D bezeichnet den Abstand zwischen Infrarot-Thermometer und Messobjekt.
● S bezeichnet den Durchmesser des erfassten Messflecks bei diesem Abstand.

Bei einem Gerät mit D:S = 12:1 ergibt sich theoretisch beispielsweise:

● 120 mm Abstand → ca. 10 mm Messfleckdurchmesser.
● 600 mm Abstand → ca. 50 mm Messfleckdurchmesser.
● 1200 mm Abstand → ca. 100 mm Messfleckdurchmesser.

Mit zunehmendem Abstand vergrößert sich somit auch die Fläche, aus der das Infrarot-Thermometer Wärmestrahlung erfasst.

Das D:S-Verhältnis beschreibt das optische Sichtfeld des Geräts. Es ist nicht mit der maximal möglichen Messentfernung gleichzusetzen. Die praktische Messentfernung hängt zusätzlich von Zielgröße, Umgebungsbedingungen, Temperaturbereich und der konkreten optischen Konstruktion des Geräts ab.

Warum ist das D:S-Verhältnis wichtig?

Ein Infrarot-Thermometer misst nicht nur den Punkt, auf den der Laser zeigt. Erfasst wird ein durch die Optik bestimmter Flächenbereich.

Ist das Messobjekt kleiner als der Messfleck, kann der Sensor neben der Strahlung des eigentlichen Ziels auch Strahlung angrenzender Flächen erfassen.

Soll beispielsweise ein schmales heißes Rohr aus größerer Entfernung mit einem Gerät mit niedrigem D:S-Verhältnis gemessen werden, kann der Messfleck größer als das Rohr sein.

Dann fließen möglicherweise auch Wandflächen, Maschinengehäuse oder andere Hintergründe in das Messergebnis ein. Die angezeigte Temperatur kann dadurch von der tatsächlichen Oberflächentemperatur des Rohrs abweichen.

Das D:S-Verhältnis hilft somit zu beurteilen, wie groß der tatsächlich erfasste Zielbereich bei einem bestimmten Messabstand ist.

Was bedeutet ein höheres D:S-Verhältnis?

Unter vergleichbaren Bedingungen bedeutet ein höheres D:S-Verhältnis ein engeres optisches Sichtfeld.

Ein Vergleich bei 1200 mm Messabstand:

● Bei 12:1 beträgt der theoretische Messfleck etwa 100 mm.
● Bei 50:1 beträgt er nur etwa 24 mm.

Ein Gerät mit 50:1 kann somit aus derselben Entfernung einen deutlich kleineren Bereich erfassen.

Dies ist beispielsweise bei Fernmessungen, kleineren Bauteilen, heißen Anlagen oder schwer zugänglichen Messstellen von Vorteil.

Ein hohes D:S-Verhältnis ist jedoch nicht für jede Anwendung erforderlich. Bei großen Messobjekten und kurzen Abständen reichen 10:1 oder 12:1 häufig vollständig aus.

Für welche Anwendungen eignen sich 10:1 und 12:1?

D:S-Verhältnisse von 10:1 und 12:1 sind bei universell einsetzbaren Infrarot-Thermometern weit verbreitet.

Typische Anwendungen sind:

● Kontrolle von Luftauslässen, Heizkörpern und HVAC-Anlagen.
● Messung größerer Motorengehäuse, Maschinen und Rohrleitungen.
● Prüfung größerer Temperaturauffälligkeiten an elektrischen Anlagen und Anschlussbereichen.
● Temperaturkontrolle an Anlagen in Lebensmittelverarbeitung, Lagerung und allgemeiner Industrie.
● Messung größerer Zielbereiche aus einigen zehn Zentimetern bis etwa einem Meter Entfernung.

Ist ein Messobjekt beispielsweise mehr als 100 mm breit und beträgt der Abstand etwa 500 mm, ergibt sich bei 12:1 theoretisch ein Messfleck von rund 42 mm. Damit bleibt ausreichend Reserve innerhalb der Zielfläche.

Für allgemeine Anwendungen ohne große Messentfernung und sehr kleine Zielbereiche sind 10:1 oder 12:1 daher häufig eine zweckmäßige Wahl.

Für welche Anwendungen eignen sich 50:1 und 80:1?

Höhere D:S-Verhältnisse wie 50:1 oder 80:1 sind besonders für größere Messabstände und kleinere Ziele geeignet.

Typische Anwendungen:

● Messung heißer Anlagen aus größerer Entfernung.
● Temperaturkontrolle an laufenden Maschinen.
● Prüfung kleinerer Lager, Rohrleitungen oder Verbindungsstellen.
● Messung schwer zugänglicher elektrischer Anlagen.
● Temperaturscans kleinerer Oberflächenbereiche.
● Messungen an heißen oder bewegten Objekten unter Einhaltung eines geeigneten Sicherheitsabstands.

Bei einem Ziel von etwa 50 mm Durchmesser und einem Messabstand von 1000 mm oder mehr kann der Messfleck eines 12:1-Geräts bereits zu groß sein. Ein Gerät mit 50:1 oder 80:1 ermöglicht einen deutlich kleineren Messbereich.

Solche Geräte eignen sich daher besonders für industrielle Instandhaltung, Ferninspektionen und kleinere Messstellen.

D:S anhand der Zielgröße auswählen

Zunächst sollte die Größe des kleinsten zu messenden Objekts bestimmt werden.

Als grundlegende Regel gilt:

Das Messobjekt sollte deutlich größer als der Messfleck sein, der sich beim vorgesehenen Abstand ergibt.

Eine Auslegung, bei der Zielgröße und theoretischer Messfleck exakt gleich groß sind, ist in der Praxis nicht empfehlenswert.

Gründe dafür sind:

● Der Anwender kann nicht bei jeder Messung exakt auf die Mitte zielen.
● Der tatsächliche Messabstand kann variieren.
● Die Grenzen des optischen Sichtfelds sind nicht vollkommen scharf.
● Kleine Bewegungen können dazu führen, dass angrenzende Flächen mit erfasst werden.

Bei kleinen Zielen sollte daher entweder ein höheres D:S-Verhältnis gewählt oder der Messabstand reduziert werden.

D:S anhand des Messabstands auswählen

Der zweite wichtige Faktor ist der tatsächliche Arbeitsabstand.

Bei Messungen aus etwa 100–300 mm Entfernung sind 10:1 oder 12:1 für viele Anwendungen ausreichend.

Bei Messabständen von 1 m, 2 m oder mehr gewinnt das D:S-Verhältnis deutlich an Bedeutung.

Für eine erste Auswahl empfiehlt sich:

● Typischen Messabstand bestimmen.
● Kleinste relevante Zielgröße bestimmen.
● Messfleckgröße anhand des D:S-Verhältnisses abschätzen.
● Sicherstellen, dass das Messobjekt deutlich größer als der Messfleck bleibt.

Beispiel: Ein Ziel mit etwa 30 mm Durchmesser soll aus 1000 mm Entfernung gemessen werden.

● 10:1 → theoretisch ca. 100 mm Messfleck: ungeeignet.
● 12:1 → ca. 83 mm: ungeeignet.
● 50:1 → ca. 20 mm: deutlich geeigneter.
● 80:1 → ca. 12,5 mm: zusätzliche Reserve.

D:S sollte deshalb immer aus der Kombination von Messabstand und Zielgröße ausgewählt werden.

D:S anhand des Sicherheitsabstands auswählen

In bestimmten Anwendungen ist nicht die Zielgröße der begrenzende Faktor, sondern der notwendige Abstand zur Anlage.

Typische Beispiele sind:

● Hochtemperaturöfen.
● Heiße Rohrleitungen.
● Bewegte Maschinen.
● Hoch installierte Anlagen.
● Betriebsmittel mit potenziellen elektrischen Gefährdungen.
● Produktionsmaschinen, an die während des Betriebs nicht unmittelbar herangetreten werden kann.

Ein höheres D:S-Verhältnis kann es ermöglichen, aus größerer Entfernung zu messen und dennoch einen ausreichend kleinen Zielbereich zu erfassen.

Ein etwa 100 mm großes Ziel lässt sich beispielsweise aus 500 mm Entfernung möglicherweise problemlos mit 12:1 messen. Muss der Anwender aus betrieblichen Gründen jedoch mehr als 2 m Abstand halten, kann ein höheres D:S-Verhältnis erforderlich sein.

Neben der Zielgröße sollten daher auch Zugänglichkeit und sicherer Arbeitsabstand berücksichtigt werden.

Welches D:S-Verhältnis ist für welche Anwendung geeignet?

Als allgemeine Orientierung:

● 10:1: Für kurze Messabstände, große Ziele und allgemeine Temperaturkontrollen.
● 12:1: Für industrielle Instandhaltung, HVAC, elektrische Prüfungen und universelle Messaufgaben.
● 50:1: Für mittlere bis größere Entfernungen, kleinere Ziele und anspruchsvollere Anlagenprüfungen.
● 80:1: Für größere Distanzen oder sehr kleine Zielbereiche mit höheren Anforderungen an die optische Auflösung.

Diese Werte dienen lediglich als Orientierung.

Optisches System, Sichtfelddefinition und weitere Eigenschaften unterscheiden sich je nach Hersteller und Modell. Für die endgültige Auswahl sollten deshalb immer die technischen Daten und die Bedienungsanleitung des konkreten Geräts berücksichtigt werden.

Welche weiteren technischen Daten sind wichtig?

Das D:S-Verhältnis ist nur ein Auswahlkriterium unter mehreren.

Zusätzlich sollten berücksichtigt werden:

● Temperaturmessbereich: Muss die zu erwartenden Temperaturen vollständig abdecken.
● Messgenauigkeit: Sollte den Anforderungen der jeweiligen Anwendung entsprechen.
● Emissionsgrad: Bei unterschiedlichen Materialien kann eine einstellbare Emissivität erforderlich sein.
● Ansprechzeit: Bei bewegten Zielen oder schnellen Temperaturänderungen ist eine kurze Reaktionszeit vorteilhaft.
● Umgebungsbedingungen: Das Gerät muss für den vorgesehenen Einsatzbereich geeignet sein.
● Material des Messobjekts: Stark reflektierende Metalle oder transparente Materialien können die Infrarotmessung erschweren.
● Zusatzfunktionen: Beispielsweise Max./Min.-Werte, Hoch-/Tiefalarm oder Datenaufzeichnung.

Die Auswahl sollte daher immer von der Anwendung ausgehen und D:S zusammen mit Messbereich, Genauigkeit, Emissionsgrad und weiteren technischen Merkmalen bewerten.

Bedeutet ein höheres D:S-Verhältnis automatisch höhere Genauigkeit?

Nein.

Das D:S-Verhältnis beeinflusst hauptsächlich die optische Auflösung und Größe des erfassten Messbereichs, nicht unmittelbar die spezifizierte Temperaturgenauigkeit.

Messen beispielsweise ein 12:1- und ein 50:1-Gerät unter denselben Bedingungen jeweils ein ausreichend großes Ziel aus geeigneter Entfernung, ist das 50:1-Gerät nicht allein wegen seines höheren D:S-Verhältnisses genauer.

Die Vorteile eines höheren D:S-Verhältnisses liegen vor allem darin:

● Dasselbe Ziel kann aus größerer Entfernung gemessen werden.
● Bei gleichem Abstand kann ein kleinerer Bereich erfasst werden.
● Der Einfluss angrenzender Flächen kann reduziert werden.

Für große Messobjekte im Nahbereich ist ein besonders hoher D:S-Wert daher häufig nicht erforderlich.

Ist der Laserpunkt gleichzeitig der Messfleck?

Nein.

Der Laser eines Infrarot-Thermometers dient in der Regel lediglich als Zielhilfe. Er stellt nicht den tatsächlich erfassten Temperaturmessbereich dar.

Gemessen wird der Bereich, den das optische System des Infrarotsensors erfasst.

Selbst wenn der Laser genau auf das Ziel zeigt, können daher angrenzende Flächen das Ergebnis beeinflussen, wenn der Messfleck größer als das Ziel ist.

Bei der Anwendung müssen deshalb D:S und Messabstand berücksichtigt werden und nicht ausschließlich der Laserpunkt.

Bei Geräten mit Doppellaser oder anderen Zielsystemen sollte die Dokumentation des jeweiligen Produkts zur Interpretation der tatsächlichen Messfläche herangezogen werden.

Wie lässt sich das erforderliche D:S-Verhältnis schnell bestimmen?

Eine praktische Vorgehensweise:

● Schritt 1: Kleinste zu messende Zielgröße bestimmen.
● Schritt 2: Größten üblichen Messabstand festlegen.
● Schritt 3: Erforderliches D:S aus Abstand und Zielgröße abschätzen.
● Schritt 4: Ausreichende Reserve einplanen, damit der Messfleck vollständig innerhalb des Ziels bleibt.
● Schritt 5: Anschließend Messbereich, Genauigkeit, Emissionsgrad und weitere Anforderungen vergleichen.

Beispiel:

Ein Bauteil mit 50 mm Durchmesser soll aus 1500 mm Entfernung gemessen werden. Rechnerisch ergibt sich 1500 ÷ 50 = 30, also theoretisch mindestens etwa 30:1.

In der Praxis sollte der Messfleck jedoch nicht exakt der Zielgröße entsprechen. Mit einer zusätzlichen Reserve ist ein Modell mit 50:1 oder höher geeigneter als ein Gerät mit 12:1.

Die Auswahl anhand von realem Arbeitsabstand und Zielgröße ist in der Regel zuverlässiger als die Entscheidung allein nach dem höchsten Kennwert.

FAQ

Ist ein höheres D:S-Verhältnis immer besser?

Nein. Ein höherer Wert ermöglicht in der Regel einen kleineren Messfleck bei gleichem Abstand. Für große Ziele im Nahbereich ist ein besonders hoher Wert jedoch nicht erforderlich.

Wie wähle ich zwischen 12:1 und 50:1?

Für allgemeine Wartung, HVAC-Anwendungen und größere Ziele im Nahbereich ist 12:1 häufig ausreichend. Für kleinere Rohrleitungen, Lager, Maschinenkomponenten oder heiße Ziele aus größerer Entfernung ist 50:1 in der Regel geeigneter.

Beeinflusst D:S die Messgenauigkeit?

Nicht unmittelbar. Wird der Messfleck jedoch größer als das Messobjekt, können angrenzende Flächen das Messergebnis beeinflussen und praktische Messabweichungen verursachen.

Wird der Messfleck mit zunehmender Entfernung größer?

Ja. Bei demselben Infrarot-Thermometer nimmt der Messfleck mit wachsendem Abstand normalerweise zu.

Garantiert ein korrekt ausgerichteter Laser eine genaue Messung?

Nein. Der Laser dient lediglich als Zielhilfe. Entscheidend ist, dass der gesamte Infrarot-Messfleck innerhalb des Messobjekts liegt.

Welches D:S-Verhältnis eignet sich für kleine Ziele?

Es gibt keinen universellen Wert. Je kleiner das Ziel und je größer der Messabstand, desto höher sollte in der Regel das D:S-Verhältnis sein.

Fazit

Die Auswahl des richtigen D:S-Verhältnisses hängt im Wesentlichen davon ab, Messabstand und Zielgröße sinnvoll aufeinander abzustimmen.

Für große Ziele im Nahbereich und allgemeine Wartungsaufgaben sind 10:1 oder 12:1 häufig ausreichend. Für kleine Ziele, größere Entfernungen, heiße Anlagen oder schwer zugängliche Messstellen können 50:1 oder 80:1 die bessere Wahl sein.

Ein hoher D:S-Wert sollte nicht grundsätzlich als besser bewertet werden. Entscheidend ist, dass der Messfleck beim tatsächlichen Arbeitsabstand vollständig innerhalb des Messobjekts bleibt und ausreichend Reserve vorhanden ist.

Für eine fundierte Geräteauswahl sollten D:S, Temperaturbereich, Genauigkeit, Emissionsgrad, Zielmaterial und reale Einsatzbedingungen gemeinsam betrachtet werden.