Einleitung
Bei der Auswahl eines Infrarot-Thermometers gehören Temperaturmessbereich und Messgenauigkeit meist zu den ersten verglichenen Spezifikationen. Ein Gerät mit größerem Messbereich erscheint vielseitiger, während ein Modell mit kleinerem Messbereich innerhalb des tatsächlich genutzten Temperaturbereichs eine bessere Genauigkeit bieten kann.
In der Praxis gilt weder „je größer der Messbereich, desto besser“ noch „die höchste angegebene Genauigkeit ist immer die beste Wahl“. Entscheidend ist, ob das Gerät bei den tatsächlichen Messtemperaturen, am jeweiligen Material, bei der erforderlichen Messentfernung und unter den vorgesehenen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeitet.
Für viele Anwendungen in industrieller Instandhaltung, HLK, Elektroprüfung und Anlageninspektion ist eine zuverlässige Genauigkeit im hauptsächlichen Arbeitsbereich häufig wichtiger als ein unnötig großer Extremmessbereich.
Wichtige Punkte
● Der Messbereich sollte zunächst den tatsächlichen Anwendungsbereich abdecken; größer ist nicht automatisch besser.
● Die Genauigkeit muss für den relevanten Temperaturbereich geprüft werden und darf nicht nur anhand eines einzelnen Spitzenwerts beurteilt werden.
● Großer Messbereich und hohe Genauigkeit schließen sich nicht grundsätzlich aus, die Genauigkeit kann jedoch je nach Temperaturbereich variieren.
● Liegen die meisten Messungen in einem begrenzten Temperaturbereich, sollten Genauigkeit und Wiederholbarkeit dort Priorität haben.
● Bei sehr hohen, sehr niedrigen oder stark schwankenden Temperaturen sind Messbereich und bereichsabhängige Genauigkeitsangaben besonders wichtig.
● Emissionsgrad, D:S-Verhältnis, Zielgröße, Umgebungstemperatur und Oberflächenbeschaffenheit beeinflussen ebenfalls das Messergebnis.
Ist ein größerer Temperaturmessbereich automatisch besser?
Nein.
Der Temperaturmessbereich beschreibt die unteren und oberen Grenzen, innerhalb derer ein Gerät für Temperaturmessungen ausgelegt ist. Ein Infrarot-Thermometer kann für die allgemeine industrielle Instandhaltung vorgesehen sein, während ein anderes speziell für Öfen, Hochtemperaturanlagen oder weit entfernte heiße Messobjekte entwickelt wurde.
Ein größerer Messbereich erhöht die Einsatzflexibilität. Werden jedoch überwiegend Temperaturen von einigen zehn bis einigen hundert Grad Celsius gemessen, bieten extrem niedrige oder hohe zusätzliche Bereiche häufig keinen praktischen Mehrwert.
Vor der Auswahl sollten daher folgende Punkte geklärt werden:
● Welche Temperaturen werden am häufigsten gemessen?
● Wie hoch bzw. niedrig sind die üblichen Grenztemperaturen?
● Können kurzfristige Temperaturspitzen auftreten?
● Welche Messbereichsreserve ist sinnvoll?
Liegt die höchste zu erwartende Temperatur beispielsweise bei etwa 300°C, ist nicht automatisch ein Gerät mit mehr als 1000°C Messbereich erforderlich. Ein Modell mit ausreichender Reserve und guter Genauigkeit im Hauptarbeitsbereich kann geeigneter sein.
Warum lassen sich Messbereich und Genauigkeit nicht anhand eines einzigen Wertes vergleichen?
Die Genauigkeit eines Infrarot-Thermometers ist üblicherweise nicht über den gesamten Messbereich identisch.
In technischen Daten werden häufig unterschiedliche Genauigkeiten für verschiedene Temperaturabschnitte angegeben. Diese können als fester Temperaturfehler, als prozentualer Messwertfehler oder als Kombination beider Angaben definiert sein.
Ein sehr großer Messbereich bedeutet daher nicht, dass das Gerät vom unteren bis zum oberen Grenzwert dieselbe Messgenauigkeit erreicht.
Beim Vergleich zweier Geräte sollte nicht nur betrachtet werden:
● Welches Gerät die höhere Maximaltemperatur besitzt;
● Welches Gerät den kleineren hervorgehobenen Genauigkeitswert angibt.
Entscheidend ist vielmehr die Genauigkeit in dem Temperaturbereich, in dem tatsächlich gemessen wird.
Liegen die meisten Messungen beispielsweise zwischen 50 und 200°C, ist die Leistung in diesem Bereich in der Regel wichtiger als die Fähigkeit, 800°C, 1000°C oder mehr zu messen.
Warum erhöht ein großer Messbereich die Anforderungen an das Messsystem?
Infrarot-Thermometer bestimmen die Temperatur anhand der vom Messobjekt abgegebenen Infrarotstrahlung. Die Strahlungsintensität unterscheidet sich bei niedrigen und hohen Temperaturen deutlich. Sensor, Optik, Elektronik, Kalibrierung und Signalverarbeitung müssen deshalb über einen großen Dynamikbereich zuverlässig zusammenarbeiten.
Soll ein Gerät sowohl relativ niedrige als auch sehr hohe Temperaturen erfassen, steigen die Anforderungen an Systemauslegung, Kompensation und Kalibrierung.
Das bedeutet jedoch nicht, dass ein großer Messbereich zwangsläufig mit geringerer Genauigkeit verbunden ist.
Moderne Infrarot-Thermometer können durch geeignete Sensorik, bereichsabhängige Kalibrierung und Kompensationsalgorithmen einen großen Messbereich mit guter Messleistung verbinden. Entscheidend ist, nicht davon auszugehen, dass ein größerer Messbereich automatisch eine höhere Genauigkeit im gesamten Bereich bedeutet.
Maßgeblich sind stets die vollständigen Herstellerangaben.
Wann sollte die Genauigkeit Vorrang haben?
Wenn der tatsächliche Temperaturbereich relativ konstant ist und die Messwerte für Vergleich, Diagnose oder Prozessbewertung verwendet werden, sollte die Genauigkeit im Hauptarbeitsbereich stärker gewichtet werden.
Typische Anwendungen sind:
● Prüfung von HLK-Anlagen;
● Kontrolle von Temperaturanstiegen an Schaltschränken, Klemmen und elektrischen Verteilungen;
● Instandhaltung von Motoren, Lagern und Pumpen;
● Qualitätskontrolle und Vergleich von Prozesstemperaturen;
● Wiederholungsmessungen in Labor und Entwicklung;
● Trendbeobachtung von Temperaturunterschieden an verschiedenen Messstellen.
Solche Anwendungen benötigen häufig keinen extrem großen Messbereich, stellen jedoch höhere Anforderungen an stabile Wiederholmessungen und zuverlässige Werte im relevanten Temperaturfenster.
Zusätzlich zur Genauigkeit sollten Wiederholbarkeit, Auflösung und zulässige Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden.
Auflösung ist nicht gleich Genauigkeit. Eine Anzeige mit 0,1°C Auflösung bedeutet nicht automatisch eine Messgenauigkeit von ±0,1°C.
Wann sollte ein großer Temperaturmessbereich Vorrang haben?
Ein großer Messbereich wird wichtiger, wenn dasselbe Gerät unterschiedliche Temperaturniveaus erfassen muss oder die Zieltemperaturen stark variieren.
Beispiele sind:
● Inspektionen industrieller Anlagen mit unterschiedlichen Temperaturzonen;
● Öfen, Trockenschränke und Hochtemperaturanlagen;
● Metallbearbeitung und Hochtemperaturprozesse;
● Temperaturmessung an unterschiedlichen Komponenten von Maschinen;
● Produktionslinien mit verschiedenen Materialien oder Prozessstufen;
● Wartungsteams, die mit einem Gerät unterschiedliche Anlagen prüfen müssen.
In diesen Fällen sollte der Messbereich alle relevanten Temperaturen mit angemessener Reserve abdecken.
Dennoch muss die Genauigkeit in den hauptsächlichen Arbeitsbereichen geprüft werden. Eine möglichst hohe Maximaltemperatur allein ist kein sinnvoller Auswahlmaßstab.
Warum kann das Messergebnis trotz hoher Gerätegenauigkeit falsch sein?
Die Infrarot-Thermometrie ist ein berührungsloses Verfahren zur Messung der Oberflächentemperatur. Die Gerätespezifikation ist nur einer von mehreren Einflussfaktoren.
Auch ein hochgenaues Infrarot-Thermometer kann bei ungeeigneter Messmethode deutlich abweichende Ergebnisse liefern.
Typische Einflussgrößen sind:
● Emissionsgrad: Polierte Metalle, Edelstahl, Aluminium, Kupfer und andere niedrig emittierende oder stark reflektierende Oberflächen können erhebliche Fehler verursachen.
● Ungeeignetes D:S-Verhältnis: Bei zu großer Entfernung kann der Messfleck größer als das Zielobjekt werden.
● Zu kleines Messobjekt: Erfasst wird eine Messfläche und nicht ausschließlich der sichtbare Laserpunkt.
● Änderungen der Umgebungstemperatur: Nach einem schnellen Wechsel von einer kalten in eine warme Umgebung benötigt das Gerät unter Umständen Zeit zur thermischen Stabilisierung.
● Dampf, Rauch, Staub oder Ölnebel: Diese können die vom Ziel kommende Infrarotstrahlung abschwächen oder beeinflussen.
● Reflektierte Wärmestrahlung: Stark reflektierende Oberflächen können Infrarotstrahlung benachbarter Wärmequellen reflektieren.
Die Auswahl sollte daher nicht allein anhand von Messbereich und Genauigkeit erfolgen.
Warum sollte das D:S-Verhältnis gemeinsam mit dem Messbereich betrachtet werden?
Das D:S-Verhältnis – Distance-to-Spot Ratio – beschreibt das Verhältnis von Messentfernung zur Größe des Messflecks.
Bei einem kleinen, heißen Zielobjekt in größerer Entfernung reicht ein ausreichender Temperaturmessbereich allein nicht aus. Ist das D:S-Verhältnis zu gering, kann der Messfleck sowohl das Ziel als auch Teile des Hintergrunds erfassen. Der angezeigte Wert entspricht dann möglicherweise nicht der tatsächlichen Oberflächentemperatur des Zielobjekts.
Bei Hochtemperaturanwendungen sollten daher berücksichtigt werden:
● Ausreichender Temperaturmessbereich;
● Größe des Zielobjekts;
● Tatsächliche Messentfernung;
● D:S-Verhältnis und vollständige Abdeckung des Messflecks durch das Ziel.
Für kleine, weit entfernte oder sehr heiße Ziele kann ein höheres D:S-Verhältnis wichtiger sein als ein nochmals größerer Temperaturbereich.
Wie sollte zwischen Messbereich und Genauigkeit gewählt werden?
Ein sinnvoller Ansatz besteht darin, zunächst den hauptsächlichen Arbeitstemperaturbereich festzulegen.
Liegt der normale Anwendungsbereich beispielsweise zwischen 80 und 350°C und können gelegentlich 450°C erreicht werden, sollte zunächst ein Gerät mit ausreichender Abdeckung von 450°C und sinnvoller Reserve gewählt werden. Anschließend werden die Geräte hinsichtlich ihrer Genauigkeit im Hauptbereich von 80 bis 350°C verglichen.
Eine zweckmäßige Auswahlreihenfolge ist:
● Tatsächliche Minimal- und Maximaltemperatur bestimmen;
● Reserve für mögliche Temperaturschwankungen einplanen;
● Genauigkeit im Hauptarbeitsbereich prüfen;
● Wiederholbarkeit und Auflösung vergleichen;
● D:S-Verhältnis anhand von Zielgröße und Messentfernung auswählen;
● Prüfen, ob ein einstellbarer Emissionsgrad erforderlich ist;
● Anschließend Ansprechzeit, Alarmfunktionen, MAX/MIN, Datenaufzeichnung und weitere Funktionen vergleichen.
Dieses Vorgehen ist in der Regel sinnvoller als die Auswahl ausschließlich nach größtem Messbereich oder kleinster hervorgehobener Genauigkeitsangabe.
Sollte für zukünftige Anwendungen ein größerer Messbereich gewählt werden?
Eine angemessene Reserve kann sinnvoll sein. Ein überdimensionierter Bereich nur für unbestimmte zukünftige Anforderungen ist jedoch nicht erforderlich.
Ist realistisch zu erwarten, dass künftig Hochtemperaturanlagen hinzukommen, kann ein größerer Messbereich die Flexibilität erhöhen. Bleiben aktuelle und absehbare Anwendungen jedoch überwiegend im niedrigen bis mittleren Temperaturbereich, sollte dort die Messleistung im Vordergrund stehen.
Für industrielle Wartungsteams kann es außerdem sinnvoll sein, unterschiedliche Geräte für unterschiedliche Aufgaben einzusetzen: ein präzises Modell mit mittlerem Messbereich für Routineprüfungen und ein spezielles Gerät mit großem Messbereich oder hohem D:S-Verhältnis für Hochtemperaturanwendungen.
Dies ist häufig zweckmäßiger, als mit einem einzigen Gerät sämtliche Anwendungen abzudecken.
Welche technischen Daten sollten verglichen werden?
Neben Messbereich und Genauigkeit sollten folgende Parameter berücksichtigt werden:
● Temperaturmessbereich;
● Genauigkeit in unterschiedlichen Temperaturabschnitten;
● Wiederholbarkeit;
● Auflösung;
● D:S-Verhältnis;
● Emissionsgradbereich und Einstellbarkeit;
● Ansprechzeit;
● Zulässige Umgebungstemperatur;
● Spektralbereich;
● MAX/MIN, Data Hold, Hoch-/Niedrigalarm und weitere Funktionen.
Ein geeignetes Infrarot-Thermometer zeichnet sich durch eine ausgewogene Abstimmung aller relevanten Parameter auf die Anwendung aus – nicht durch einen einzelnen Extremwert.
FAQ
● Ist ein Infrarot-Thermometer mit größerem Messbereich automatisch professioneller?
Nein. Ein größerer Messbereich erhöht die Einsatzmöglichkeiten, die Gesamtleistung hängt jedoch auch von Genauigkeit, Wiederholbarkeit, D:S-Verhältnis, Emissionsgradeinstellung, Umgebungsfestigkeit und Systemauslegung ab.
● Ist ein besonders genaues Infrarot-Thermometer immer besser als ein Modell mit großem Messbereich?
Nein. Liegt die Zieltemperatur außerhalb des Messbereichs, ist die angegebene Genauigkeit nicht relevant. Zunächst muss der erforderliche Temperaturbereich abgedeckt sein.
● Wie viel Messbereichsreserve ist sinnvoll?
Das hängt von Temperaturschwankungen, Betriebsbedingungen und möglichen Spitzenwerten ab. Die normale Maximaltemperatur sollte nicht dauerhaft nahe an der Messbereichsgrenze liegen; eine unnötig große Reserve ist jedoch ebenfalls nicht erforderlich.
● Bedeutet 0,1°C Auflösung eine Genauigkeit von ±0,1°C?
Nein. Die Auflösung beschreibt die kleinste darstellbare Änderung, die Genauigkeit dagegen die mögliche Abweichung des Messwerts vom tatsächlichen Wert.
● Zwei Geräte haben denselben Messbereich. Was sollte anschließend verglichen werden?
Verglichen werden sollten Genauigkeit im relevanten Temperaturbereich, Wiederholbarkeit, D:S-Verhältnis, Emissionsgradeinstellung, Ansprechzeit und zulässige Umgebungsbedingungen. Für kleine oder weit entfernte Ziele ist das D:S-Verhältnis besonders wichtig.
● Was hat bei Hochtemperaturmessungen Vorrang: Messbereich oder Genauigkeit?
Zunächst muss der Messbereich die höchste erwartete Zieltemperatur abdecken. Danach sollten Genauigkeit im Hochtemperaturbereich, D:S-Verhältnis und Emissionsverhalten des Zielmaterials geprüft werden.
Zusammenfassung
Ein großer Temperaturmessbereich und hohe Genauigkeit sind kein einfacher Gegensatz. Ein Infrarot-Thermometer sollte weder ausschließlich anhand seiner Maximaltemperatur noch anhand eines einzelnen Genauigkeitswerts ausgewählt werden.
Eine sinnvolle Grundregel lautet: Zunächst muss der Messbereich die Anwendung abdecken; anschließend ist die Genauigkeit im hauptsächlichen Arbeitstemperaturbereich entscheidend.
Bei relativ konstanten Temperaturen und Anwendungen mit Vergleichs- oder Trendmessungen sollten Genauigkeit, Wiederholbarkeit und Messkonsistenz stärker gewichtet werden. Bei stark schwankenden Temperaturen, Hochtemperaturanlagen oder vielseitigen Aufgaben gewinnt der Messbereich an Bedeutung.
Zusätzlich müssen D:S-Verhältnis, Zielgröße, Emissionsgrad, Messentfernung und Umgebungsbedingungen berücksichtigt werden. Erst wenn diese Faktoren zur Anwendung passen, kann die spezifizierte Leistung eines Infrarot-Thermometers in zuverlässige Messergebnisse umgesetzt werden.
