Einleitung
Ein Infrarot-Thermometer ermittelt die Temperatur anhand der von einer Oberfläche abgegebenen Infrarotstrahlung. Grundsätzlich lassen sich daher sehr viele Objekte berührungslos messen, sofern deren Oberfläche ausreichend Infrarotstrahlung emittiert und für das Messverfahren geeignet ist.
Von Holz, Kunststoff und Gummi bis hin zu Maschinen, elektrischen Komponenten, Lebensmitteln und Flüssigkeiten reicht das Anwendungsspektrum.
Dass ein Material grundsätzlich messbar ist, bedeutet jedoch nicht, dass bei allen Oberflächen dieselbe Messgenauigkeit erreicht wird.
Emissionsgrad, Oberflächenbeschaffenheit, Zielgröße, Messabstand, Messwinkel und Umgebungsbedingungen können das Messergebnis erheblich beeinflussen.
Das Wichtigste auf einen Blick
● Infrarot-Thermometer messen in erster Linie die Oberflächentemperatur, nicht die Kerntemperatur eines Objekts.
● Holz, Kunststoff, Gummi, Papier, Textilien und lackierte Oberflächen weisen meist einen hohen Emissionsgrad auf und sind vergleichsweise einfach zu messen.
● Oxidierte, lackierte oder raue Metalloberflächen lassen sich in der Regel zuverlässiger messen als hochglanzpolierte Metalle.
● Glänzender Edelstahl, Aluminium und Kupfer besitzen häufig einen niedrigen Emissionsgrad und reflektieren Infrarotstrahlung aus der Umgebung.
● Bei Flüssigkeiten wird die Oberflächentemperatur erfasst, nicht die Temperatur in verschiedenen Tiefen.
● Bei Glas wird gewöhnlich die Glasoberfläche gemessen und nicht ein Objekt hinter der Scheibe.
● Das Messobjekt muss den Messfleck ausreichend ausfüllen, damit benachbarte Flächen das Ergebnis nicht verfälschen.
Was misst ein Infrarot-Thermometer tatsächlich?
Ein Infrarot-Thermometer misst nicht die Temperatur im Inneren eines Objekts. Das optische System erfasst die von einem definierten Oberflächenbereich abgegebene Infrarotstrahlung. Ein Detektor wandelt diese Strahlung in ein elektrisches Signal um, aus dem die Elektronik anschließend den Temperaturwert berechnet.
Bei einem üblichen handgeführten Infrarot-Thermometer entspricht der angezeigte Wert somit:
der Oberflächentemperatur des erfassten Messbereichs.
Bei der Messung eines Warmwasserrohrs wird beispielsweise die Temperatur der Rohr-Außenwand erfasst. Bei einer Flüssigkeit wird die Oberfläche gemessen, und bei Lebensmitteln die Temperatur der äußeren Schicht.
Für Messungen der Kerntemperatur sind dagegen Thermoelemente, Einstechfühler oder andere geeignete Kontakttemperaturfühler erforderlich.
Welche Materialien eignen sich besonders gut für Infrarotmessungen?
Viele nichtmetallische Materialien mit hohem Emissionsgrad eignen sich sehr gut für direkte Infrarotmessungen.
Typische Beispiele sind:
● Holz und Holzprodukte;
● Papier, Karton und Verpackungsmaterialien;
● Gummi und Gummiprodukte;
● die meisten Kunststoffe;
● Leder und Textilien;
● lackierte und beschichtete Oberflächen;
● Beton, Zement und Ziegel;
● Stein, Keramik und Fliesen;
● Erdreich und viele Baustoffe;
● Lebensmitteloberflächen;
● Eis und gefrorene Oberflächen.
Diese Materialien geben ihre eigene Infrarotstrahlung meist vergleichsweise gut ab, sodass das Messgerät ein stabiles Signal erfassen kann.
Der verwendete Emissionsgrad sollte dennoch an Material und Oberflächenzustand angepasst werden.
Kann Metall mit einem Infrarot-Thermometer gemessen werden?
Ja. Bei Metallen ist jedoch besondere Aufmerksamkeit erforderlich.
Der Emissionsgrad einer Metalloberfläche kann sich abhängig von ihrer Beschaffenheit stark verändern. Ein identischer Werkstoff kann im oxidierten, lackierten, aufgerauten oder polierten Zustand deutlich unterschiedliche Infraroteigenschaften besitzen.
Im Allgemeinen gilt:
● Lackierte Metalloberflächen sind relativ einfach zu messen;
● Oxidierte oder raue Metalloberflächen lassen sich meist gut messen;
● Verrostetes Metall ist häufig einfacher zu messen als poliertes Metall;
● Glänzender Edelstahl, Aluminium und Kupfer erfordern besondere Sorgfalt;
● Spiegelnde oder hochglanzpolierte Metalle gehören zu den anspruchsvollsten Messoberflächen.
Glänzende Metalle besitzen meist einen niedrigen Emissionsgrad und reflektieren einen großen Teil der Infrarotstrahlung aus ihrer Umgebung.
Dadurch kann das Messgerät auch reflektierte Strahlung von Maschinen, Wänden, Personen oder anderen Wärme- beziehungsweise Kältequellen erfassen.
Bei Geräten mit einstellbarem Emissionsgrad sollte dieser möglichst an den jeweiligen Werkstoff und Oberflächenzustand angepasst werden.
Können Kunststoff und Gummi gemessen werden?
Die meisten Kunststoffe und Gummimaterialien lassen sich gut mit einem Infrarot-Thermometer messen. Deshalb wird dieses Messverfahren häufig in der Kunststoffverarbeitung, im Spritzguss und in der Gummiindustrie eingesetzt.
Typische Messobjekte sind:
● Kunststoffgehäuse;
● Kunststoffrohre;
● Spritzgussteile;
● Gummiförderbänder;
● Gummiwalzen;
● Reifenoberflächen;
● Dichtungen;
● Kunststofffolien und Produktionsmaterialien.
Unterschiedliche Kunststoffarten können jedoch verschiedene Infraroteigenschaften aufweisen. Auch Farbe, Materialdicke, Transparenz und Oberflächenstruktur können das Messergebnis beeinflussen.
Bei transparenten oder halbtransparenten Kunststoffen sind Materialdicke, spektrale Eigenschaften und die Temperatur des Hintergrunds besonders zu berücksichtigen.
Können Holz, Papier und Textilien gemessen werden?
Ja. Diese Materialien besitzen meist einen relativ hohen Emissionsgrad und sind daher gut für Infrarotmessungen geeignet.
Typische Anwendungen sind:
● Holzbretter und Holzprodukte;
● Papier und Papierrollen;
● Karton und Verpackungen;
● Stoffe und Textilien;
● Lederwaren;
● Werkstoffe im Bereich von Trocknungs- und Verarbeitungsanlagen.
Feuchtigkeit, Laminierungen oder spezielle Beschichtungen können den effektiven Emissionsgrad verändern und sollten bei der Bewertung berücksichtigt werden.
Kann die Temperatur von Flüssigkeiten gemessen werden?
Ja, allerdings wird ausschließlich die Oberflächentemperatur der Flüssigkeit gemessen.
Beispiele sind:
● Wasser;
● Speiseöl;
● Kühlmittel;
● Reinigungsflüssigkeiten;
● industrielle Prozessflüssigkeiten;
● bestimmte chemische Flüssigkeiten.
Das Infrarot-Thermometer erfasst die Strahlung der obersten Flüssigkeitsschicht. Die Anzeige repräsentiert daher nicht automatisch die Temperatur im gesamten Behälter.
Bei thermischer Schichtung kann die Temperatur an der Oberfläche deutlich von der Temperatur in tieferen Bereichen abweichen.
Dampf, Nebel oder Kondenswasser zwischen Messgerät und Flüssigkeitsoberfläche können die Messung zusätzlich beeinflussen.
Können Lebensmitteltemperaturen gemessen werden?
Ja. Infrarot-Thermometer werden häufig für schnelle Temperaturkontrollen bei Lagerung, Kühlkette, Lebensmittelverarbeitung und in Küchen eingesetzt.
Geeignete Messobjekte sind beispielsweise:
● Oberflächen gekühlter oder gefrorener Lebensmittel;
● Fleischoberflächen;
● Brot und Backwaren;
● Speiseöl;
● Getränke und flüssige Lebensmittel;
● Lebensmittelverpackungen;
● Oberflächen von Kühl- und Erwärmungsgeräten.
Dabei wird stets die Oberflächentemperatur erfasst.
Wenn für einen Prozess oder die Lebensmittelsicherheit eine Kerntemperatur erforderlich ist, sollte ein geeigneter Einstech- oder Kontaktfühler verwendet werden.
Kann Glas gemessen werden?
Ja, die Oberflächentemperatur von Glas kann gemessen werden.
Ein häufiger Irrtum besteht jedoch darin, anzunehmen, dass ein Infrarot-Thermometer genauso wie sichtbares Licht durch Glas hindurch messen kann.
Ein übliches handgeführtes Infrarot-Thermometer misst in der Regel nicht zuverlässig durch normales Glas hindurch.
Viele Geräte arbeiten in einem Infrarot-Wellenlängenbereich, in dem gewöhnliches Glas nicht transparent ist.
Wird das Messgerät auf eine Fensterscheibe gerichtet, zeigt es daher hauptsächlich die Temperatur der Glasoberfläche und nicht die Temperatur eines Objekts dahinter an.
Können elektrische Anlagen gemessen werden?
Ja. Die Temperaturkontrolle elektrischer Betriebsmittel gehört zu den wichtigsten Anwendungen berührungsloser Infrarotmessung.
Unter Beachtung der entsprechenden Sicherheitsvorschriften können beispielsweise folgende Komponenten geprüft werden:
● Bauteile in Schaltschränken;
● Gehäuse von Schutzschaltern;
● Anschlussklemmen;
● Kabel und Kabelverbindungen;
● Schalter;
● Relais;
● Transformatorgehäuse;
● Netzteile;
● elektrische Kontaktstellen.
Die Messung ermöglicht einen schnellen Temperaturvergleich und kann dabei helfen, ungewöhnlich warme Bereiche zu erkennen.
Bei blanken Kupferschienen, glänzenden Klemmen oder anderen niederemittierenden Oberflächen müssen Emissionsgrad und Reflexion besonders berücksichtigt werden.
Können Maschinen und mechanische Anlagen gemessen werden?
Ja. Infrarot-Thermometer eignen sich sehr gut für Wartungs- und Inspektionsarbeiten, weil heiße, bewegte oder schwer erreichbare Oberflächen berührungslos geprüft werden können.
Typische Messstellen sind:
● Motorgehäuse;
● Lagergehäuse;
● Getriebe;
● Kompressoren;
● Pumpengehäuse;
● Hydraulikanlagen;
● Rohrleitungen;
● Heizsysteme;
● Förderanlagen;
● Motoren und mechanische Baugruppen.
Werden Temperaturen regelmäßig an denselben Messstellen erfasst, lassen sich Temperaturtrends dokumentieren.
Ein kontinuierlicher Temperaturanstieg an einem Lagergehäuse kann beispielsweise auf Schmierungsprobleme, Überlastung, Fehlausrichtung oder mechanischen Verschleiß hinweisen.
Können HVAC- und Gebäudeoberflächen gemessen werden?
Ja. Infrarot-Thermometer werden häufig in der Klima-, Lüftungs- und Gebäudetechnik sowie im Facility Management eingesetzt.
Typische Messobjekte sind:
● Zu- und Abluftgitter;
● Heizungsleitungen;
● Warm- und Kaltwasserleitungen;
● Heizkörper;
● Kesselgehäuse;
● Oberflächen von Kälteanlagen;
● Wände;
● Böden;
● Decken;
● Türen und Fenster;
● Dämmstoffe.
Durch Temperaturvergleiche lassen sich unter anderem Temperaturunterschiede, mögliche Dämmprobleme oder auffällige Betriebszustände erkennen.
Ein Infrarot-Thermometer misst jedoch nicht direkt die Lufttemperatur. Hierfür ist ein geeigneter Lufttemperaturfühler erforderlich.
Welche Objekte sind schwieriger exakt zu messen?
Bei folgenden Oberflächen ist besondere Sorgfalt erforderlich:
● Glänzende Metalle: Polierter Edelstahl, Aluminium oder Kupfer besitzen meist einen niedrigen Emissionsgrad.
● Spiegelnde Oberflächen: Reflexionen aus der Umgebung können den Messwert dominieren.
● Transparente oder halbtransparente Materialien: Transmission und Hintergrundstrahlung können das Ergebnis beeinflussen.
● Sehr kleine Messobjekte: Wird der Messfleck nicht vollständig ausgefüllt, fließt die Umgebung in die Messung ein.
● Durch Dampf, Rauch oder Staub verdeckte Objekte: Die Infrarotstrahlung kann auf dem Messweg abgeschwächt werden.
● Schnell veränderliche Temperaturen: Ansprechzeit und Temperaturänderung müssen zusammen betrachtet werden.
● Objekte außerhalb des spezifizierten Messbereichs: Solche Messwerte sind nicht als zuverlässige Temperaturwerte zu bewerten.
Die Eignung eines Objekts für Infrarotmessung hängt somit nicht nur vom Material ab, sondern auch von Oberfläche, Größe, Abstand, Umgebung und Gerätespezifikation.
Warum können Messwerte am gleichen Objekt unterschiedlich ausfallen?
Neben der tatsächlichen Temperatur wirken sich zahlreiche weitere Faktoren aus:
● korrekte Einstellung des Emissionsgrads;
● Lackierung, Oxidation, Politur oder Beschichtung der Oberfläche;
● Abstand zwischen Messgerät und Ziel;
● ausreichende Größe des Messobjekts im Verhältnis zum Messfleck;
● Messwinkel;
● Reflexionen von warmen oder kalten Objekten in der Umgebung;
● Staub, Öl, Feuchtigkeit oder Kondenswasser auf der Optik;
● Rauch, Dampf oder starke Staubbelastung auf dem Messweg;
● Einhaltung der spezifizierten Umgebungs- und Messbereiche.
Für reproduzierbare Wartungs- und Trendmessungen sollten Messposition, Abstand, Winkel und Emissionsgradeinstellung möglichst konstant gehalten werden.
Was ist bei unterschiedlichen Messobjekten besonders zu beachten?
Zunächst sollte geprüft werden, ob die zu erwartende Temperatur innerhalb des spezifizierten Messbereichs liegt. Anschließend ist zu beurteilen, ob Material und Oberfläche zur gewählten Emissionsgradeinstellung passen.
Bei der Messung sollten folgende Punkte beachtet werden:
● Möglichst senkrecht auf die Oberfläche messen und große Messwinkel vermeiden;
● den Messabstand anhand des D:S-Verhältnisses wählen;
● sicherstellen, dass das Messobjekt den Messfleck vollständig abdeckt;
● bei niederemittierenden Metallen Emissionsgrad und Reflexion besonders berücksichtigen;
● nicht durch normales Glas auf dahinterliegende Objekte messen;
● bei Flüssigkeiten und Lebensmitteln zwischen Oberflächen- und Kerntemperatur unterscheiden;
● starken Dampf, Rauch oder Staub auf dem Messweg vermeiden;
● den Laserpunkt nicht mit der tatsächlichen Messfleckgröße verwechseln.
Der Laser dient in erster Linie zur Zielorientierung. Der tatsächliche Infrarot-Messfleck ist größer und nimmt mit zunehmendem Messabstand in der Regel zu.
FAQ
Kann ein Infrarot-Thermometer jedes Objekt messen?
Viele Objekte geben Infrarotstrahlung ab, jedoch lassen sich nicht alle Oberflächen mit derselben Genauigkeit messen. Besonders glänzende Metalle, spiegelnde Materialien und einige transparente Werkstoffe erfordern zusätzliche Aufmerksamkeit.
Kann die Wassertemperatur gemessen werden?
Ja, allerdings nur die Oberflächentemperatur. Für die Temperatur in tieferen Bereichen ist ein geeigneter Kontaktfühler erforderlich.
Kann ein normales Infrarot-Thermometer zur Messung der Körpertemperatur verwendet werden?
Für Körpertemperaturmessungen sollten speziell dafür entwickelte und entsprechend validierte Geräte verwendet werden. Industrielle Infrarot-Thermometer sind primär für Oberflächentemperaturen vorgesehen.
Kann durch Glas hindurch gemessen werden?
In der Regel nicht. Ein übliches Infrarot-Thermometer misst hauptsächlich die Glasoberfläche.
Warum schwanken Messwerte bei glänzendem Edelstahl?
Glänzender Edelstahl besitzt einen niedrigen Emissionsgrad und reflektiert Strahlung aus der Umgebung. Ein ungeeigneter Emissionsgrad oder nahe Wärmequellen können daher erhebliche Abweichungen verursachen.
Kann ein Infrarot-Thermometer die Lufttemperatur messen?
Nicht direkt. Für Lufttemperaturen sollte ein geeigneter Lufttemperaturfühler verwendet werden.
Wird ausschließlich am Laserpunkt gemessen?
Nein. Der Laser dient nur zur Zielhilfe. Die tatsächliche Messfläche hängt vom D:S-Verhältnis und vom Messabstand ab.
Können bewegte Objekte gemessen werden?
Ja, sofern das Ziel ausreichend groß ist und sich seine Bewegung mit der Ansprechzeit des Messgeräts vereinbaren lässt.
Zusammenfassung
Infrarot-Thermometer eignen sich zur berührungslosen Oberflächentemperaturmessung einer Vielzahl von Materialien und Objekten, darunter Holz, Kunststoff, Gummi, Papier, Textilien, Baustoffe, Metall, Flüssigkeiten, Lebensmittel, elektrische Komponenten, Maschinen und HVAC-Anlagen.
Entscheidend ist nicht nur, ob sich ein bestimmtes Material messen lässt, sondern ob seine Oberflächeneigenschaften für die jeweiligen Messbedingungen geeignet sind.
Oberflächen mit hohem Emissionsgrad und ausreichender Zielgröße lassen sich meist unkompliziert messen. Bei glänzenden Metallen, spiegelnden und transparenten Materialien sowie kleinen Messzielen müssen dagegen Emissionsgrad, Reflexion, Abstand und Messfleckgröße besonders berücksichtigt werden.
