Einleitung

Bei der Auswahl eines Infrarot-Thermometers spielen Messbereich, D:S-Verhältnis, Emissionsgrad und Ansprechzeit eine wichtige Rolle. Soll jedoch beurteilt werden, ob eine Anlage thermisch auffällig ist, ob zwischen mehreren Messstellen Temperaturunterschiede bestehen oder ob ein Prozess innerhalb vorgegebener Grenzen arbeitet, gehört die Messgenauigkeit zu den entscheidenden Kriterien.

Für handgehaltene Infrarot-Thermometer gibt es üblicherweise keine universelle Einteilung in hohe, mittlere oder niedrige Genauigkeitsklassen. Hersteller geben die Genauigkeit beispielsweise als ±X °C, ±X % oder als Kombination beider Werte an. Zudem können für unterschiedliche Temperaturbereiche verschiedene Toleranzen gelten.

Deshalb sollte nicht nur ein einzelner Bestwert verglichen werden. Entscheidend ist, welche Genauigkeit das Gerät im tatsächlich relevanten Temperaturbereich erreicht.

Das Wichtigste auf einen Blick

● Für Infrarot-Thermometer gibt es üblicherweise keine allgemeingültige Genauigkeitsklasse; maßgeblich sind die Herstellerangaben.
● Genauigkeit kann in °C, Prozent vom Messwert oder als kombinierte Angabe spezifiziert werden.
● Wartung, Fehlersuche und Prozesskontrolle stellen unterschiedliche Anforderungen an die Messgenauigkeit.
● Emissionsgrad, Messabstand, Zielgröße, Umgebungstemperatur und Reflexionen beeinflussen das praktische Messergebnis.
● Eine hohe spezifizierte Genauigkeit garantiert nicht unter allen Bedingungen eine entsprechend genaue Messung.
● Genauigkeit sollte gemeinsam mit Wiederholbarkeit, D:S-Verhältnis, Emissionsgradeinstellung und Messbereich bewertet werden.

Was bedeutet die Genauigkeit eines Infrarot-Thermometers?

Die Genauigkeit beschreibt, wie stark der angezeigte Messwert unter festgelegten Bedingungen von der tatsächlichen Oberflächentemperatur des Messobjekts abweichen darf.

Eine typische Angabe lautet beispielsweise:

±1,5 °C

Eine andere häufig verwendete Spezifikation ist:

±1,5 % vom Messwert

Bei einer Oberflächentemperatur von 500 °C entsprechen 1,5 % bereits etwa 7,5 °C.

Viele Geräte verwenden deshalb kombinierte Angaben wie:

±1,5 °C oder ±1,5 % vom Messwert, je nachdem, welcher Wert größer ist

Angaben in °C und Prozent können daher nicht ohne Berücksichtigung der tatsächlichen Messtemperatur miteinander verglichen werden.

Gibt es einheitliche Genauigkeitsklassen für Infrarot-Thermometer?

Bei üblichen industriellen Handgeräten gibt es in der Regel keine universell verwendete Einteilung in Genauigkeitsklassen.

Bei der Produktauswahl sollten daher die vollständigen technischen Daten betrachtet werden:

● Grundgenauigkeit;
● Genauigkeit in den einzelnen Temperaturbereichen;
● Wiederholbarkeit;
● Anzeigeauflösung;
● Messbereich;
● Einstellbereich des Emissionsgrades;
● spezifizierte Betriebsbedingungen.

Ein Gerät kann beispielsweise im Bereich der Raumtemperatur eine höhere Genauigkeit erreichen als bei sehr niedrigen oder sehr hohen Temperaturen.

Deshalb ist die vollständige Spezifikation wichtiger als ein einzelner hervorgehobener Bestwert.

Welche Genauigkeit ist für allgemeine Temperaturkontrollen sinnvoll?

Bei Wartung, HLK-Service und allgemeiner Fehlersuche geht es häufig darum, thermische Auffälligkeiten oder relevante Temperaturunterschiede zu erkennen.

Typische Anwendungen sind:

● Kontrolle von Motorgehäusen auf Übertemperatur;
● Überwachung von Lagertemperaturen;
● Prüfung von Zu- und Ablufttemperaturen in HLK-Systemen;
● Vergleich elektrischer Anschlussstellen;
● Prüfung von Rohrleitungen, Heizkörpern und Maschinenoberflächen.

In solchen Anwendungen können Stabilität und Wiederholbarkeit ebenso wichtig sein wie die absolute Genauigkeit.

Wenn hauptsächlich festgestellt werden soll, ob ein Bauteil deutlich wärmer als ein anderes ist, reicht häufig ein zuverlässig arbeitendes industrielles Infrarot-Thermometer mit geeigneter optischer Auflösung.

Welche Genauigkeit wird für die Qualitätskontrolle benötigt?

In Produktions- und Qualitätskontrollprozessen ist die zulässige Temperaturabweichung häufig deutlich kleiner.

Soll eine Oberfläche beispielsweise konstant zwischen 150 °C und 160 °C liegen, kann bereits eine Abweichung von wenigen Grad relevant sein.

Zu prüfen sind insbesondere:

● Genauigkeit im tatsächlichen Prozesstemperaturbereich;
● maximal zulässige Prozessabweichung;
● Emissionsgrad und Oberflächenbeschaffenheit;
● Einstellbarkeit des Emissionsgrades;
● Messabstand und Zielgröße;
● Wiederholbarkeit.

Wenn der Prozess insgesamt nur ±2 °C Abweichung zulässt, ist ein Gerät mit einer eigenen Messabweichung von nahezu ±2 °C möglicherweise nicht ausreichend.

Für Qualitätskontrollen sollte deshalb eine angemessene Sicherheitsreserve eingeplant werden.

Wie sollte die Genauigkeit bei Hochtemperaturmessungen gewählt werden?

Industrieöfen, Heizsysteme, Formen, Metallbearbeitung und heiße Maschinenteile können Temperaturen von mehreren hundert Grad Celsius erreichen.

Hier reicht es nicht aus, nur die maximale Messtemperatur zu vergleichen.

Zwei Geräte können beide bis 800 °C messen, aber im Bereich von 500 bis 800 °C unterschiedliche Genauigkeiten aufweisen.

Wichtige Auswahlkriterien sind:

● Genauigkeit im Hochtemperaturbereich;
● maximaler Messbereich;
● D:S-Verhältnis;
● Größe des Messobjekts;
● erforderlicher Sicherheitsabstand;
● Emissionsgradeinstellung;
● mögliche Reflexionen heißer Umgebungsflächen.

Bei kleinen, weit entfernten Messobjekten kann zusätzlich ein höheres D:S-Verhältnis erforderlich sein.

Warum ist bei niedrigen Temperaturen der absolute Fehler besonders wichtig?

Im Bereich niedriger und mittlerer Temperaturen verwenden Hersteller häufig feste Abweichungen in °C.

Bei etwa 20 °C gilt beispielsweise:

● ±1 °C kann bereits eine relevante Abweichung darstellen;
● ±2 °C kann für allgemeine Wartungsaufgaben ausreichend sein;
● bei Anwendungen mit kleinen Temperaturunterschieden kann eine bessere Genauigkeit erforderlich sein.

Für Kälteanlagen, HLK-Systeme, Kühlkreisläufe und Niedertemperaturprozesse sollte daher die Genauigkeit im konkreten Arbeitsbereich geprüft werden.

Wie lässt sich die zulässige Messabweichung bestimmen?

Vor der Geräteauswahl sollte zunächst geklärt werden:

Welche maximale Messabweichung ist für die Anwendung zulässig?

● Bei der Erkennung einer starken Überhitzung kann eine größere Abweichung akzeptabel sein.
● Für den Vergleich kleiner Temperaturunterschiede ist eine höhere Genauigkeit erforderlich.
● Enge Prozessfenster stellen höhere Anforderungen.
● Kalibrier- oder Präzisionsmessungen können ein spezialisierteres Messsystem erfordern.

Als praktische Regel sollte die Messabweichung des Geräts deutlich unter der insgesamt zulässigen Abweichung der Anwendung liegen.

Warum bedeutet eine höhere Gerätespezifikation nicht automatisch genauere Feldmessungen?

Die berührungslose Temperaturmessung basiert auf der Erfassung der vom Messobjekt abgegebenen Infrarotstrahlung.

Das Ergebnis wird daher nicht nur vom Gerät beeinflusst.

Wichtige Einflussgrößen sind:

● Falsch eingestellter Emissionsgrad: Unterschiedliche Materialien geben Infrarotstrahlung unterschiedlich stark ab.
● Zu kleines Messobjekt: Das Messfeld erfasst zusätzlich die Umgebung.
● Zu großer Messabstand: Der Messfleck wird mit zunehmender Entfernung größer.
● Reflektierende Oberflächen: Blankes Metall kann Wärmestrahlung aus der Umgebung reflektieren.
● Starke Umgebungstemperaturwechsel: Nach einem schnellen Ortswechsel kann eine Temperaturanpassung des Geräts erforderlich sein.
● Verschmutzte Optik: Staub, Öl oder Kondensation können die Messung beeinträchtigen.
● Messung durch transparente Materialien: Gewöhnliches Glas ist für typische Infrarot-Thermometer kein geeigneter transparenter Messweg.

Die spezifizierte Genauigkeit gilt deshalb nur unter den angegebenen Bedingungen.

Welche Bedeutung hat der Emissionsgrad für die Genauigkeit?

Der Emissionsgrad ist eine zentrale Größe bei der berührungslosen Temperaturmessung.

Lackierte Oberflächen, Kunststoffe, Gummi, Holz und viele nichtmetallische Materialien weisen häufig einen relativ hohen Emissionsgrad auf und sind vergleichsweise einfach zu messen.

Poliertes Aluminium, Edelstahl, Kupfer und andere blanke Metalle besitzen häufig einen niedrigen Emissionsgrad und reflektieren einen höheren Anteil der Umgebungsstrahlung.

Bei wechselnden Materialien ist deshalb ein Infrarot-Thermometer mit einstellbarem Emissionsgrad sinnvoll.

Eine hohe nominelle Genauigkeit bei festem Emissionsgrad ist nicht zwangsläufig besser als eine geeignete Genauigkeit in Verbindung mit einer korrekten Emissionsgradeinstellung.

Welchen Einfluss hat das D:S-Verhältnis auf die Messgenauigkeit?

Das D:S-Verhältnis bezeichnet das Verhältnis zwischen Messabstand und Messfleckdurchmesser.

Es ist keine direkte Genauigkeitsangabe, beeinflusst jedoch wesentlich die Qualität der Messung.

Ist das Messobjekt kleiner als das vom Gerät erfasste Messfeld, enthält der Messwert sowohl die Temperatur des Ziels als auch die Temperatur der Umgebung.

Besonders relevant ist das D:S-Verhältnis bei:

● großen Messabständen;
● kleinen Messobjekten;
● elektrischen Anschlussstellen;
● heißen Maschinenkomponenten;
● schwer zugänglichen Messpunkten.

In vielen Anwendungen ist die korrekte optische Erfassung des Zielbereichs wichtiger als eine geringfügig bessere nominelle Genauigkeit.

Bedeutet eine höhere Anzeigeauflösung automatisch eine höhere Genauigkeit?

Nein.

Eine Anzeige von:

150,1 °C

bedeutet lediglich, dass die Anzeige beispielsweise eine Auflösung von 0,1 °C besitzt.

Die tatsächliche Messgenauigkeit kann dennoch ±1 °C, ±1,5 °C oder einen anderen Wert betragen.

Daher gilt:

Auflösung ≠ Genauigkeit

Die Auflösung beschreibt die kleinste darstellbare Änderung, die Genauigkeit dagegen die mögliche Abweichung vom tatsächlichen Wert.

Was ist wichtiger: Genauigkeit oder Wiederholbarkeit?

Beide Eigenschaften sind wichtig.

Die Genauigkeit beschreibt die Nähe des Messwerts zum tatsächlichen Wert.

Die Wiederholbarkeit beschreibt, wie ähnlich die Ergebnisse bei mehreren Messungen desselben Ziels unter gleichen Bedingungen sind.

Beispielsweise:

100,1 °C, 100,2 °C, 100,1 °C

deuten auf eine gute Wiederholbarkeit hin.

Bei Wartungs- und Trendmessungen ist eine gute Wiederholbarkeit besonders wichtig, da häufig Temperaturänderungen über Zeit oder zwischen verschiedenen Messstellen verglichen werden.

Welche Anforderungen gelten für unterschiedliche Anwendungen?

Diese Einteilung dient lediglich als Auswahlhilfe und stellt keine standardisierte Genauigkeitsklassifizierung dar.

Welche weiteren technischen Daten sind wichtig?

● Messbereich: Muss die erwarteten Minimal- und Maximaltemperaturen abdecken.
● D:S-Verhältnis: Bestimmt die Größe des Messflecks bei einem bestimmten Abstand.
● Emissionsgrad: Einstellbare Werte sind bei unterschiedlichen Materialien von Vorteil.
● Ansprechzeit: Relevant bei schnellen Messabläufen und dynamischen Zielen.
● Wiederholbarkeit: Wichtig für Vergleichs- und Trendmessungen.
● Anzeigeauflösung: Erleichtert die Beobachtung kleiner Temperaturänderungen.
● Umgebungsbedingungen: Temperatur, Feuchtigkeit, Staub und Einsatzort müssen berücksichtigt werden.
● Laserzielhilfe: Unterstützt die Positionierung, entspricht jedoch nicht dem tatsächlichen Infrarot-Messfeld.

Praktische Vorgehensweise bei der Auswahl

● Minimal- und Maximaltemperatur des Messobjekts festlegen;
● maximal zulässige Messabweichung bestimmen;
● Genauigkeit des Geräts im relevanten Temperaturbereich prüfen;
● Material und Emissionsgrad des Messobjekts berücksichtigen;
● typischen Messabstand und Zielgröße bestimmen;
● geeignetes D:S-Verhältnis auswählen;
● Wiederholbarkeit, Ansprechzeit und Zusatzfunktionen vergleichen;
● Umgebungsbedingungen und mögliche Reflexionen berücksichtigen.

Diese Vorgehensweise ist in der Praxis sinnvoller als die alleinige Suche nach dem Infrarot-Thermometer mit dem kleinsten angegebenen Fehler.

FAQ

Ist ein genaueres Infrarot-Thermometer immer die bessere Wahl?
Nein. Die erforderliche Genauigkeit sollte der Messaufgabe entsprechen. Für reine Übertemperaturkontrollen ist die höchste verfügbare Genauigkeit häufig nicht erforderlich.

Was ist genauer: ±1,5 °C oder ±1,5 %?
Das hängt von der Messtemperatur ab. Prozentuale Angaben ergeben bei steigender Temperatur einen größeren absoluten Fehler.

Bedeutet eine Auflösung von 0,1 °C eine Genauigkeit von ±0,1 °C?
Nein. Anzeigeauflösung und Messgenauigkeit sind voneinander unabhängige Spezifikationen.

Warum unterscheiden sich mehrere Messungen desselben Objekts leicht?
Mögliche Ursachen sind Messposition, Abstand, Winkel, Oberflächenzustand, Reflexionen und die Wiederholbarkeit des Geräts.

Kann ein hochgenaues Infrarot-Thermometer blankes Metall zuverlässig messen?
Nicht zwangsläufig. Niedriger Emissionsgrad und starke Reflexionen können zu erheblichen Fehlern führen.

Benötigt die industrielle Instandhaltung grundsätzlich höchste Genauigkeit?
In der Regel nicht. Häufig sind Temperaturunterschiede, Wiederholbarkeit, D:S-Verhältnis und Messstabilität ebenso entscheidend.

Fazit

Bei der Auswahl eines Infrarot-Thermometers geht es nicht darum, eine möglichst hohe nominelle „Genauigkeitsklasse“ zu finden. Entscheidend ist, welche Messabweichung die Anwendung zulässt und welche Genauigkeit das Gerät im tatsächlich benötigten Temperaturbereich erreicht.

Für Wartung und Fehlersuche sind Temperaturdifferenzen, Wiederholbarkeit und Messstabilität besonders wichtig. Prozess- und Qualitätskontrollen stellen höhere Anforderungen an die absolute Genauigkeit. Bei kleinen oder weit entfernten Zielen muss zusätzlich das D:S-Verhältnis berücksichtigt werden.

Eine fundierte Auswahl berücksichtigt daher Genauigkeit, Messbereich, Wiederholbarkeit, Emissionsgrad, D:S-Verhältnis, Ansprechzeit und reale Einsatzbedingungen gemeinsam.