Einleitung
Ein Infrarotthermometer bestimmt die Oberflächentemperatur eines Objekts anhand der von ihm abgegebenen Infrarotstrahlung. Die Messung erfolgt berührungslos. Dennoch ist das Messergebnis nicht vollständig unabhängig von den Umgebungsbedingungen.
Wird ein Infrarotthermometer beispielsweise direkt aus einer kalten Umgebung in eine warme Produktionshalle gebracht oder während der Messung starken Luftströmungen, intensiver Wärmestrahlung oder schnellen Temperaturänderungen ausgesetzt, befinden sich Infrarotsensor, Optik und interne Temperaturkompensation möglicherweise noch nicht im thermischen Gleichgewicht.
In dieser Übergangsphase können Messwerte desselben Objekts zunächst driften oder voneinander abweichen.
Für Anwendungen mit hohen Anforderungen an Wiederholbarkeit und Messgenauigkeit sind daher möglichst stabile Umgebungsbedingungen von Bedeutung.
Das Wichtigste im Überblick
● Der thermische Zustand des Infrarotthermometers selbst kann die Messstabilität beeinflussen.
● Schnelle Änderungen der Umgebungstemperatur können die interne Temperaturkompensation vorübergehend beeinträchtigen.
● Starke Luftströmungen, nahe Wärmequellen und direkte Sonneneinstrahlung können zusätzliche Messunsicherheit verursachen.
● Nach einem Wechsel zwischen Umgebungen mit deutlichem Temperaturunterschied sollte das Messgerät ausreichend akklimatisieren.
● Eine stabile Umgebung bedeutet nicht konstante Temperatur unter allen Bedingungen, sondern vor allem die Vermeidung plötzlicher und starker Änderungen während der Messung.
Warum beeinflussen Umgebungsänderungen die Infrarotmessung?
Ein Infrarotthermometer erfasst nicht lediglich Infrarotstrahlung und zeigt daraus direkt einen Temperaturwert an. Im Inneren arbeiten üblicherweise ein Infrarotsensor, optische Komponenten, ein Sensor für die Umgebung beziehungsweise Gerätetemperatur sowie elektronische Kompensationsschaltungen zusammen.
Bei der Temperaturberechnung werden sowohl die erfasste Infrarotenergie als auch der thermische Zustand des Messgeräts berücksichtigt.
Ändert sich die Umgebungstemperatur innerhalb kurzer Zeit deutlich, erwärmen oder kühlen sich Gehäuse, Optik, Elektronik und Infrarotsensor nicht zwangsläufig mit derselben Geschwindigkeit. Das Gerät kann sich deshalb vorübergehend außerhalb des thermischen Gleichgewichts befinden.
Wurde ein Infrarotthermometer beispielsweise längere Zeit in einem kalten Fahrzeug gelagert und anschließend unmittelbar in einer warmen Produktionshalle eingesetzt, bleiben seine internen Komponenten zunächst kalt.
Bis sich das Gerät an die neue Umgebung angepasst hat, kann eine gewisse Messwertdrift auftreten.
Wie wirken sich schnelle Änderungen der Umgebungstemperatur aus?
Die meisten Infrarotthermometer verfügen über eine Temperaturkompensation und können innerhalb des angegebenen Betriebstemperaturbereichs zuverlässig arbeiten.
Normale Veränderungen der Umgebungstemperatur führen daher nicht automatisch zu fehlerhaften Messungen.
Kritischer sind deutliche Temperaturänderungen innerhalb kurzer Zeit.
Typische Beispiele sind:
● Wechsel aus einem klimatisierten Raum in eine heiße Außenumgebung;
● Wechsel aus winterlicher Kälte in eine beheizte Produktionshalle;
● Übergang aus einem Kühlbereich in einen warmen Fertigungsbereich;
● Messbeginn unmittelbar nach der Entnahme des Geräts aus einem Fahrzeug;
● Häufiger Wechsel zwischen Bereichen direkt an heißen Anlagen und normaler Raumtemperatur.
In solchen Fällen sollte das Messgerät vor präziseren Messungen ausreichend Zeit zur Akklimatisierung erhalten.
Können starke Luftströmungen die Messung beeinflussen?
Luftströmungen verändern das grundlegende Funktionsprinzip der Infrarotmessung nicht unmittelbar. Sie können jedoch die Oberflächentemperatur des Messobjekts oder den thermischen Zustand des Messgeräts verändern.
In der Nähe von Lüftungsauslässen, industriellen Ventilatoren oder starken Luftströmen kann ein kontinuierlicher Luftstrom die Oberfläche eines Objekts erwärmen oder abkühlen.
Das Infrarotthermometer kann dabei die tatsächliche Oberflächentemperatur korrekt erfassen. Diese Temperatur entspricht jedoch dem Zustand unter den aktuellen Strömungsbedingungen und muss nicht mit der Innentemperatur des Bauteils oder der Temperatur ohne Luftstrom übereinstimmen.
Wird zusätzlich warme oder kalte Luft direkt auf das Messgerät gerichtet, kann sich dessen Temperatur schneller verändern, wodurch sich die erforderliche Stabilisierung verlängert.
Warum müssen nahe Wärmequellen berücksichtigt werden?
In industriellen Anwendungen befinden sich häufig Öfen, Heizgeräte, heiße Rohrleitungen, Motoren oder andere Wärmequellen in unmittelbarer Nähe.
Ist ein Infrarotthermometer über längere Zeit intensiver Wärmestrahlung ausgesetzt, können sich Gehäuse, Optik und interne Komponenten erwärmen.
Bei glänzenden oder niedrig emittierenden Oberflächen kann zusätzlich Infrarotstrahlung von umliegenden heißen Objekten reflektiert werden. Dadurch kann der angezeigte Messwert höher ausfallen als die tatsächliche Oberflächentemperatur des Zielobjekts.
Bei Messungen in heißen Umgebungen empfiehlt es sich:
● Das Messgerät nicht über längere Zeit intensiver Wärmestrahlung auszusetzen;
● Direkte Einstrahlung starker Wärmequellen oder der Sonne auf die Optik zu vermeiden;
● Bei metallischen und niedrig emittierenden Oberflächen reflektierte Wärmestrahlung zu berücksichtigen;
● Wenn möglich aus einer thermisch stabilen Position zu messen;
● Wichtige Messergebnisse durch Wiederholungsmessungen zu überprüfen.
Kann direkte Sonneneinstrahlung Infrarotmessungen beeinflussen?
Bei Messungen im Außenbereich ist Sonneneinstrahlung ein wichtiger Einflussfaktor.
Solarstrahlung kann die Oberfläche des Messobjekts direkt erwärmen. Die gemessene Temperatur kann deshalb deutlich höher liegen als bei demselben Objekt im Schatten.
Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Messgerät falsch misst. Vielmehr hat sich die tatsächliche Oberflächentemperatur durch die Sonneneinstrahlung verändert.
Direkte Sonneneinstrahlung auf das Gehäuse oder die Optik des Infrarotthermometers kann außerdem die Gerätetemperatur erhöhen.
Werden Messergebnisse zu unterschiedlichen Zeiten oder an verschiedenen Objekten miteinander verglichen, sollten die Licht- und Umgebungsbedingungen daher möglichst ähnlich sein.
Wie lange sollte sich ein Infrarotthermometer akklimatisieren?
Eine allgemeingültige Akklimatisierungszeit gibt es nicht.
Die erforderliche Dauer hängt insbesondere von folgenden Faktoren ab:
● Temperaturunterschied zwischen vorheriger und aktueller Umgebung;
● Konstruktion und thermische Masse des Messgeräts;
● Vorhandene Luftströmungen oder Wärmestrahlung;
● Herstellerangaben zu Akklimatisierung und Betriebsbedingungen.
Befindet sich das Gerät bereits im normalen Einsatzbereich und ändert sich die Umgebungstemperatur nur geringfügig, ist in der Regel keine zusätzliche Wartezeit erforderlich.
Nach einem deutlichen Temperaturwechsel sollte das Messgerät jedoch in der neuen Umgebung verbleiben, bis es sich thermisch stabilisiert hat.
Bei anspruchsvollen Messungen sind stets die Angaben des Herstellers zu beachten.
Wie lässt sich erkennen, ob das Messgerät stabilisiert ist?
Eine einfache praktische Kontrolle ist durch Wiederholungsmessungen möglich.
Dazu sollte ein Objekt mit möglichst stabiler Temperatur und gleichmäßiger Oberfläche ausgewählt werden. Messabstand, Messposition, Messfläche und Emissionsgradeinstellung müssen während mehrerer aufeinanderfolgender Messungen unverändert bleiben.
Verändern sich die Werte zunächst und stabilisieren sich anschließend, kann dies darauf hinweisen, dass sich das Messgerät noch an die Umgebung angepasst hat.
Bleiben die Messwerte deutlich instabil, sollten zusätzlich folgende Punkte überprüft werden:
● Ändert sich die Temperatur des Messobjekts selbst?
● Bleibt der Messabstand konstant?
● Füllt das Messobjekt den Messfleck vollständig aus?
● Ist der Emissionsgrad korrekt eingestellt?
● Handelt es sich um eine stark reflektierende Oberfläche?
● Sind Optik oder Linse durch Staub, Öl oder Kondenswasser verunreinigt?
● Befinden sich starke Wärmequellen oder Luftströmungen im Messbereich?
Bei welchen Anwendungen sind stabile Bedingungen besonders wichtig?
Nicht jede Infrarotmessung erfordert streng kontrollierte Umgebungsbedingungen. Bei routinemäßigen Inspektionen reicht es normalerweise aus, das Gerät innerhalb seiner spezifizierten Betriebsbedingungen zu verwenden und einheitliche Messverfahren einzuhalten.
Besonders relevant sind stabile Bedingungen bei:
● Langfristiger Überwachung von Temperaturtrends an derselben Anlage;
● Vergleich kleiner Temperaturunterschiede zwischen baugleichen Komponenten;
● Labor- und Qualitätsprüfungen;
● Industriellen Prozessen mit hohen Anforderungen an die Wiederholbarkeit;
● Messungen zwischen kalten, heißen, Innen- und Außenbereichen;
● Anwendungen, bei denen Temperaturunterschiede von nur wenigen Grad oder weniger bewertet werden.
In solchen Fällen sind konstante Bedingungen hinsichtlich Umgebung, Messabstand, Winkel, Emissionsgrad und Gerätezustand besonders wichtig.
FAQ
Muss ein Infrarotthermometer in einem klimatisierten oder temperierten Raum verwendet werden?
Nein. Die meisten Geräte können innerhalb ihres angegebenen Betriebstemperaturbereichs zuverlässig eingesetzt werden. Entscheidend ist vor allem, plötzliche und starke Temperaturänderungen zu vermeiden.
Kann ich direkt messen, nachdem ich das Gerät von draußen nach drinnen gebracht habe?
Bei kleinen Temperaturunterschieden ist der Einfluss meist gering. Bei größeren Unterschieden sollte das Gerät vor präziseren Messungen ausreichend akklimatisieren.
Führt eine instabile Umgebung immer zu falschen Messwerten?
Nein. Der Einfluss hängt von Stärke und Geschwindigkeit der Temperaturänderung, der Konstruktion des Messgeräts und den Anforderungen an die Messgenauigkeit ab.
Warum verändert sich der Messwert bei wiederholter Messung desselben Objekts langsam?
Möglicherweise verändert sich die Temperatur des Objekts selbst, oder das Messgerät passt sich noch an die Umgebung an. Zusätzlich sollten Messabstand, Emissionsgrad, Messfleck und reflektierte Wärmestrahlung überprüft werden.
Kann ein Infrarotthermometer in einer heißen Produktionshalle eingesetzt werden?
Ja, sofern die spezifizierte Umgebungstemperatur des Geräts nicht überschritten wird. Eine längere direkte Einwirkung intensiver Wärmestrahlung sollte vermieden werden. Bei niedrig emittierenden Oberflächen ist reflektierte Wärmestrahlung besonders zu berücksichtigen.
Fazit
Stabile Umgebungsbedingungen sind bei Infrarotmessungen wichtig, weil schnelle Änderungen den thermischen Zustand des Messgeräts, die interne Temperaturkompensation und die tatsächliche Oberflächentemperatur des Messobjekts beeinflussen können.
Für normale industrielle Messungen ist keine streng kontrollierte Raumtemperatur erforderlich. Bei großen Temperaturwechseln, starken Luftströmungen, intensiver Wärmestrahlung oder hohen Anforderungen an die Wiederholbarkeit sollte das Gerät jedoch ausreichend akklimatisieren.
Zuverlässige Infrarotmessungen beruhen auf dem Zusammenspiel von stabilen Messbedingungen, korrektem Emissionsgrad, geeignetem Messabstand und einer einheitlichen Messmethode.
