Einleitung
Ein Infrarot-Thermometer ermittelt die Temperatur anhand der von einer Oberfläche abgegebenen Infrarotstrahlung. Grundsätzlich kann damit die Oberflächentemperatur sehr vieler Materialien berührungslos erfasst werden.
Eine angezeigte Temperatur bedeutet jedoch nicht automatisch, dass der Messwert auch korrekt ist.
Materialien unterscheiden sich hinsichtlich Emissionsgrad, Reflexionsvermögen, Oberflächenrauheit, Beschichtung und Oxidationszustand. Diese Faktoren können das Messergebnis erheblich beeinflussen. Besonders blanke Metalle, spiegelnde Oberflächen und bestimmte transparente Werkstoffe erfordern eine sorgfältige Messung.
Neben dem Temperaturmessbereich des Geräts sollte deshalb immer auch die Beschaffenheit der Messoberfläche berücksichtigt werden.
Das Wichtigste im Überblick
● Infrarot-Thermometer messen hauptsächlich die Oberflächentemperatur, nicht die Temperatur im Inneren eines Materials.
● Kunststoffe, Gummi, Holz, Papier und lackierte Oberflächen besitzen häufig einen hohen Emissionsgrad und sind vergleichsweise einfach zu messen.
● Polierte und blanke Metalle weisen häufig einen niedrigen Emissionsgrad auf und reflektieren Infrarotstrahlung aus der Umgebung.
● Bei Glas wird in der Regel die Glasoberfläche gemessen, nicht ein Objekt hinter der Glasscheibe.
● Wasser, Öl und andere Flüssigkeiten können gemessen werden; der Messwert bezieht sich jedoch überwiegend auf die Oberfläche.
● Bei unterschiedlichen Materialien ist ein Gerät mit einstellbarem Emissionsgrad empfehlenswert.
● Zusätzlich beeinflussen Messabstand, D:S-Verhältnis, Umgebungstemperatur und Oberflächenzustand die Messgenauigkeit.
Warum können unterschiedliche Materialien gemessen werden?
Alle Körper oberhalb des absoluten Nullpunkts geben elektromagnetische Strahlung ab, darunter auch Infrarotstrahlung.
Ein Infrarot-Thermometer erfasst diese Strahlung mit einem Infrarotsensor und berechnet daraus unter Berücksichtigung des eingestellten Emissionsgrades die Oberflächentemperatur.
Gemessen wird somit nicht direkt die Temperatur im Materialinneren, sondern die von der Materialoberfläche abgegebene Infrarotstrahlung.
Wie effizient eine Oberfläche Infrarotstrahlung abgibt, wird durch den Emissionsgrad beschrieben. Oberflächen mit hohem Emissionsgrad sind in der Regel einfacher zuverlässig zu messen. Bei niedrigem Emissionsgrad steigt dagegen der Einfluss reflektierter Umgebungsstrahlung.
Können Kunststoffe gemessen werden?
Die meisten gebräuchlichen Kunststoffe eignen sich gut für Infrarotmessungen.
● ABS, PVC, PE, PP und Polyamid weisen häufig einen relativ hohen Emissionsgrad auf.
● Matte und raue Kunststoffoberflächen lassen sich meist stabiler messen als stark glänzende Oberflächen.
● Transparente Kunststoffe, dünne Folien und Spezialbeschichtungen können durch Transmission und Reflexion anspruchsvoller sein.
Typische Anwendungen finden sich im Spritzguss, bei der Extrusion, beim Kunststoffschweißen und beim Thermoformen.
Kann Gummi gemessen werden?
Gummi eignet sich im Allgemeinen gut für Infrarot-Temperaturmessungen.
Naturkautschuk, synthetischer Gummi, Reifen, Förderbänder und Dichtungen weisen meist einen relativ hohen Emissionsgrad auf.
In der industriellen Instandhaltung können Infrarot-Thermometer beispielsweise zur schnellen Kontrolle von Riemen, Reifen oder anderen Gummibauteilen eingesetzt werden.
Befinden sich Öl, Wasser oder Verschmutzungen auf der Oberfläche, kann allerdings primär die Temperatur dieser Deckschicht gemessen werden.
Können Holz, Papier und Textilien gemessen werden?
Holz, Papier, Karton, Stoffe und viele textile Materialien besitzen üblicherweise einen hohen Emissionsgrad und lassen sich daher gut mit Infrarot-Thermometern messen.
● Holzverarbeitung: Kontrolle nach Trocknung, Pressung oder Bearbeitung.
● Papier- und Kartonherstellung: schnelle Temperaturkontrolle im Produktionsprozess.
● Textilindustrie: Messung von Stoffen nach Erwärmungs- oder Wärmebehandlungsprozessen.
Bei feuchten Oberflächen kann der Messwert stärker von der Temperatur der Feuchtigkeit als vom eigentlichen Material bestimmt werden.
Können Metalle gemessen werden?
Ja. Metalle gehören jedoch zu den anspruchsvollsten Messobjekten für Infrarot-Thermometer.
Der Emissionsgrad kann sich je nach Oxidation, Rauheit, Beschichtung und Oberflächenbearbeitung stark verändern.
● Oxidierte Metalle: meist einfacher zu messen als blanke Oberflächen.
● Lackierte oder beschichtete Metalle: bei homogener Beschichtung häufig gut messbar.
● Raue Metalloberflächen: besitzen oft einen höheren effektiven Emissionsgrad.
● Polierte Metalle: reflektieren verstärkt Infrarotstrahlung aus der Umgebung.
Bei Aluminium, Kupfer oder Edelstahl mit blanker Oberfläche empfiehlt sich ein Infrarot-Thermometer mit einstellbarem Emissionsgrad. Falls das Messverfahren dies zulässt, kann eine Referenzfläche mit bekanntem, hohem Emissionsgrad die Messzuverlässigkeit verbessern.
Kann Glas gemessen werden?
Ja, der Messwert muss jedoch richtig interpretiert werden.
Ein typisches handgehaltenes Infrarot-Thermometer misst in der Regel die Oberflächentemperatur des Glases und nicht die Temperatur eines Objekts hinter der Scheibe.
Glas ist zwar für sichtbares Licht transparent, jedoch nicht zwangsläufig für die für Infrarot-Thermometer relevanten Wellenlängen.
Beim Messen eines Fensters wird deshalb meist die Temperatur der Glasoberfläche erfasst.
Zusätzlich können Reflexionen der Umgebung das Messergebnis beeinflussen.
Können Wasser, Öl und andere Flüssigkeiten gemessen werden?
Viele Flüssigkeiten können mit einem Infrarot-Thermometer gemessen werden. Der Messwert entspricht jedoch hauptsächlich der Oberflächentemperatur.
Typische Beispiele:
● Wasser in Behältern oder Tanks;
● Schmier- und Hydrauliköle;
● Speiseöle;
● Farben und bestimmte Prozessflüssigkeiten;
● Flüssige Rohstoffe in der Lebensmittelverarbeitung.
Bei ruhenden Flüssigkeiten kann die Oberflächentemperatur von der Temperatur im Inneren abweichen.
Schaum, Dampf oder Oberflächenfilme können die Infrarotmessung ebenfalls beeinflussen.
Wenn die Innentemperatur entscheidend ist, sollte ergänzend ein Thermoelement, Widerstandsthermometer oder anderer Kontaktfühler eingesetzt werden.
Können Lebensmittel gemessen werden?
Infrarot-Thermometer eignen sich für schnelle Kontrollen der Lebensmitteloberfläche.
Typische Anwendungen sind:
● Gekühlte Lebensmittel;
● Tiefkühlprodukte;
● Backwaren;
● Koch- und Heizflächen;
● Produktionslinien in der Lebensmittelindustrie.
Die Kerntemperatur eines Lebensmittels kann damit jedoch nicht direkt bestimmt werden.
Ist die Innentemperatur für Prozesskontrolle oder Lebensmittelsicherheit relevant, sollte zusätzlich ein geeigneter Einstechfühler verwendet werden.
Können Keramik, Stein und Beton gemessen werden?
Keramik, Ziegel, Beton und Stein besitzen meist einen relativ hohen Emissionsgrad und lassen sich in der Regel zuverlässig messen.
Typische Anwendungen sind:
● Kontrolle von Wandoberflächen;
● Messung von Boden- oder Betonoberflächen;
● Überwachung keramischer oder feuerfester Materialien;
● Temperaturkontrolle in der Nähe von Heizsystemen.
Für eine flächige Darstellung der Temperaturverteilung ist eine Wärmebildkamera geeigneter als eine reine Punktmessung.
Können lackierte und beschichtete Oberflächen gemessen werden?
Die meisten lackierten Oberflächen eignen sich gut für Infrarotmessungen.
Eine Beschichtung kann die Messung eines ursprünglich niedrig emittierenden Metalls sogar erleichtern, da das Thermometer überwiegend die Infrarotstrahlung der Beschichtungsoberfläche erfasst.
Der Messwert entspricht jedoch der Oberflächentemperatur der Beschichtung. Bei dicken Beschichtungen oder großen Temperaturgradienten muss die Temperatur des darunterliegenden Materials nicht identisch sein.
Welche Materialien erfordern besondere Aufmerksamkeit?
Entscheidend ist nicht nur, ob ein Material grundsätzlich messbar ist, sondern unter welchen Bedingungen.
● Spiegelnde Metalle: stark reflektierend und empfindlich gegenüber Umgebungsstrahlung.
● Poliertes Aluminium, Kupfer und Edelstahl: häufig niedriger Emissionsgrad.
● Transparente Materialien: optische Transparenz ist nicht mit Infrarottransparenz gleichzusetzen.
● Sehr dünne Folien: Transmission, Reflexion und Hintergrundtemperatur können gleichzeitig wirken.
● Nasse, ölige oder verschmutzte Oberflächen: möglicherweise wird die Deckschicht statt des Grundmaterials gemessen.
● Schnell bewegte Materialien: Ansprechzeit, Messfleckgröße und Abstand sind besonders wichtig.
● Ungleichmäßig temperierte Flächen: das Gerät erfasst die Strahlung des gesamten Messflecks.
Materialeigenschaft, Oberflächenzustand und Messumgebung müssen deshalb gemeinsam bewertet werden.
Warum ist der Emissionsgrad so wichtig?
Der Emissionsgrad ist ein zentraler Parameter der Infrarot-Thermometrie.
Ein idealer schwarzer Strahler besitzt einen Emissionsgrad von 1,00. Reale Materialien liegen darunter.
Viele nichtmetallische Werkstoffe besitzen einen relativ hohen Emissionsgrad und lassen sich deshalb vergleichsweise einfach messen.
Bei blanken Metallen kann ein falsch eingestellter Emissionsgrad dagegen zu erheblichen Messabweichungen führen.
Für wechselnde Materialien und unterschiedliche Oberflächen ist deshalb ein Infrarot-Thermometer mit einstellbarem Emissionsgrad empfehlenswert.
Welche weiteren Faktoren beeinflussen die Messung?
Neben dem Material beeinflussen weitere Faktoren das Messergebnis.
● Messabstand: Mit zunehmendem Abstand wächst der Messfleck.
● D:S-Verhältnis: Das Messobjekt sollte größer als der Messfleck sein.
● Messwinkel: Möglichst senkrecht zur Oberfläche messen.
● Umgebungstemperatur: Nach starken Temperaturwechseln sollte sich das Gerät thermisch stabilisieren.
● Dampf, Rauch und Staub: können Infrarotstrahlung abschwächen oder verfälschen.
● Oberflächenzustand: Oxidation, Lack, Öl und Feuchtigkeit verändern die Strahlungseigenschaften.
● Optik: Verschmutzte Infrarotoptik kann die Messung beeinträchtigen.
Auch bei identischem Material können unterschiedliche Oberflächen- und Umgebungsbedingungen daher zu abweichenden Ergebnissen führen.
FAQ
Kann ein Infrarot-Thermometer jedes Material messen?
Die Oberflächentemperatur der meisten Materialien lässt sich messen. Die erreichbare Genauigkeit hängt jedoch stark von Emissionsgrad und Oberflächenbeschaffenheit ab.
Sind Infrarot-Thermometer bei Metall genau?
Ja, sofern Emissionsgrad und Oberflächenzustand berücksichtigt werden. Oxidierte, raue oder lackierte Metalle sind meist einfacher zu messen als blanke Metalle.
Kann durch Glas hindurch gemessen werden?
Mit gewöhnlichen handgehaltenen Infrarot-Thermometern in der Regel nicht. Meist wird die Glasoberfläche gemessen.
Kann die Wassertemperatur gemessen werden?
Gemessen wird die Oberflächentemperatur des Wassers. Diese muss nicht der Temperatur im Inneren entsprechen.
Beeinflusst die Farbe die Messung?
Die sichtbare Farbe allein bestimmt den Emissionsgrad nicht. Material, Oberflächenfinish, Oxidation und Beschichtung sind meist wesentlich wichtiger.
Warum ergeben sich bei demselben Metall unterschiedliche Werte?
Polieren, Oxidieren, Aufrauen, Lackieren oder Verschmutzen verändert den Emissionsgrad und damit das Messergebnis.
Fazit
Infrarot-Thermometer können die Oberflächentemperatur zahlreicher Materialien messen, darunter Kunststoffe, Gummi, Holz, Papier, Textilien, Metalle, Glas, Flüssigkeiten, Lebensmittel, Keramik, Stein, Beton und beschichtete Oberflächen.
Entscheidend ist nicht allein die Materialbezeichnung, sondern vor allem Emissionsgrad und Oberflächenzustand.
Nichtmetallische Materialien mit hohem Emissionsgrad lassen sich meist unkompliziert messen. Bei blanken Metallen, spiegelnden Flächen, transparenten Werkstoffen und dünnen Folien müssen Emissionsgrad, Reflexion und Messbedingungen besonders berücksichtigt werden.
Ein korrekt eingestellter Emissionsgrad, ein geeigneter Messabstand, ein ausreichend großes Messobjekt und das Verständnis, dass ein Infrarot-Thermometer die Oberflächentemperatur misst, sind die wichtigsten Voraussetzungen für zuverlässige Ergebnisse.
