Einleitung
Ja. Beschlag oder Kondenswasser auf der Optik, dem Infrarotfenster oder einem Schutzfenster eines Infrarot-Thermometers kann die zum Detektor gelangende Infrarotstrahlung verändern und dadurch Messfehler verursachen.
Ein Infrarot-Thermometer misst die Temperatur eines Objekts nicht unmittelbar. Das optische System erfasst die von der Zieloberfläche abgegebene Infrarotstrahlung, aus der das Gerät anschließend die Temperatur berechnet. Befindet sich Feuchtigkeit auf der optischen Oberfläche, kommt eine zusätzliche Schicht in den Strahlengang, die die Übertragung der Infrarotstrahlung beeinflussen kann.
Besonders häufig tritt dieser Effekt auf, wenn ein Gerät aus einer kalten Umgebung in einen warmen und feuchten Bereich gebracht wird, bei Arbeiten in Kühlräumen, im Winter im Freien oder bei schnellen Änderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit.
Das Wichtigste im Überblick
● Kondensation auf dem Infrarotfenster kann die zum Detektor gelangende Strahlungsenergie verändern und Messabweichungen verursachen.
● Typische Anzeichen sind zu niedrige Messwerte, schwankende Anzeigen, scheinbar längere Reaktionszeiten und eine schlechtere Wiederholbarkeit.
● Beschlag entsteht häufig durch schnelle Temperaturänderungen in Verbindung mit hoher Luftfeuchtigkeit.
● Solange sichtbarer Beschlag oder Kondenswasser vorhanden ist, sollten keine präzisen Temperaturmessungen durchgeführt werden.
● Das Gerät sollte sich zunächst an die Umgebungstemperatur anpassen; vor der Messung muss die optische Fläche vollständig klar sein.
● Die Reinigung darf nur mit geeigneten weichen Materialien und entsprechend den Herstellerangaben erfolgen.
Warum beeinflusst Kondensation die Infrarotmessung?
Das optische System eines Infrarot-Thermometers sammelt die von der Zieloberfläche ausgehende Infrarotstrahlung und führt sie dem Infrarotdetektor zu.
Unter normalen Bedingungen gelangt die Strahlung entsprechend der vorgesehenen optischen Auslegung zum Detektor. Bilden sich jedoch mikroskopisch kleine Wassertropfen auf der Optik oder dem Infrarotfenster, können Teile der Strahlung absorbiert, reflektiert oder gestreut werden. Dadurch verändert sich die Strahlungsleistung, die den Detektor tatsächlich erreicht.
Da das Gerät die Temperatur aus dem erfassten Strahlungssignal berechnet, kann eine zusätzliche Dämpfung im optischen Pfad zu einer Abweichung zwischen angezeigter und tatsächlicher Oberflächentemperatur führen.
Zu beachten ist außerdem, dass Infrarot-Thermometer häufig spezielle optische Materialien oder Beschichtungen verwenden, die für bestimmte Infrarot-Wellenlängen ausgelegt sind. Eine nur schwach sichtbare Feuchtigkeitsschicht kann daher die Infrarottransmission bereits stärker beeinflussen, als es der optische Eindruck vermuten lässt.
Führt Beschlag immer zu einem zu niedrigen Messwert?
Nicht zwingend, auch wenn zu niedrige Werte häufig auftreten.
Wenn Kondenswasser die vom Ziel kommende Infrarotstrahlung abschwächt, kann das Gerät das reduzierte Signal als niedrigere Zieltemperatur interpretieren.
Richtung und Größenordnung des Fehlers hängen jedoch auch von Zieltemperatur, Umgebungstemperatur, Temperatur des Infrarotfensters, Stärke des Feuchtigkeitsfilms, spektraler Empfindlichkeit und reflektierter Hintergrundstrahlung ab. Eine feste Fehlergröße oder grundsätzlich negative Abweichung kann deshalb nicht angenommen werden.
Entscheidend ist: Sichtbare Kondensation bedeutet, dass die vorgesehenen optischen Messbedingungen nicht mehr gegeben sind. Auch ein plausibel wirkender Messwert sollte unter diesen Umständen nicht als präzises Messergebnis bewertet werden.
Welche Symptome können bei beschlagener Optik auftreten?
Typische Anzeichen sind:
● Die angezeigte Temperatur liegt deutlich unter dem erwarteten Wert.
● Der Messwert schwankt bei wiederholten Messungen.
● Messungen an derselben Stelle zeigen eine schlechte Wiederholbarkeit.
● Das Gerät scheint langsamer als üblich zu reagieren.
● Der angezeigte Wert verändert sich, während sich Beschlag bildet oder zurückbildet.
● Nach dem vollständigen Abtrocknen des Infrarotfensters normalisieren sich die Messwerte.
Treten solche Erscheinungen gleichzeitig mit sichtbarer Feuchtigkeit auf der Optik auf, sollte zunächst Kondensation als Ursache ausgeschlossen werden, bevor von einem Genauigkeitsproblem des Geräts ausgegangen wird.
Warum beschlägt ein Infrarot-Thermometer plötzlich?
In der Regel handelt es sich um Kondensation.
Liegt die Temperatur von Optik, Infrarotfenster oder Gehäuse unter dem Taupunkt der umgebenden Luft, kann Wasserdampf an der kälteren Oberfläche kondensieren und kleine Wassertröpfchen bilden.
Typische Situationen sind:
● Wechsel von kalter Außenluft in warme, feuchte Innenräume.
● Direkte Verwendung nach dem Verlassen eines Kühl- oder Tiefkühlbereichs.
● Lagerung in der Nähe eines Klimaanlagenauslasses und anschließender Einsatz in einer feuchten Umgebung.
● Einsatz bei Regen, Nebel, Dampf oder hoher Luftfeuchtigkeit.
● Große Temperaturdifferenzen zwischen Gerät und Umgebung.
Ein Infrarot-Thermometer, das längere Zeit stark abgekühlt war, kann beim Wechsel in eine warme und feuchte Umgebung sehr schnell beschlagen, auch wenn die Raumtemperatur selbst nicht außergewöhnlich hoch ist.
Kann das Gerät unmittelbar nach dem Verlassen eines Kühlraums verwendet werden?
Im Allgemeinen ist davon abzuraten.
Neben sichtbarer Kondensation auf der Optik können auch Detektor, optische Komponenten und Elektronik noch deutlich von der neuen Umgebungstemperatur abweichen.
Infrarot-Thermometer besitzen in der Regel einen definierten Betriebstemperaturbereich. Dass die Umgebungstemperatur innerhalb dieses Bereichs liegt, bedeutet jedoch nicht automatisch, dass das Gerät unmittelbar nach einem starken Temperaturwechsel seine optimale Messgenauigkeit erreicht.
Nach dem Wechsel aus einem Kühlraum, einem kalten Lager, einem Fahrzeug oder einer kalten Außenumgebung sollte das Gerät ausreichend Zeit zur Akklimatisierung erhalten.
Die erforderliche Zeit hängt von Temperaturdifferenz, Luftfeuchtigkeit, Bauart und Herstellerangaben ab. Vor einer präzisen Messung sollte das Infrarotfenster zumindest vollständig klar und frei von sichtbarer Kondensation sein.
Was ist der Unterschied zwischen äußerem und innerem Beschlag?
Beschlag auf der äußeren Oberfläche des Infrarotfensters ist in der Regel äußere Kondensation. Sobald sich die Umgebungsbedingungen stabilisieren, kann die Feuchtigkeit häufig von selbst verdunsten.
Befindet sich die Feuchtigkeit dagegen im Geräteinneren, auf der Innenseite des optischen Fensters oder auf internen optischen Komponenten, ist größere Vorsicht geboten.
Bei einem ordnungsgemäß abgedichteten Messgerät sollte unter normalen Einsatzbedingungen nicht regelmäßig sichtbare interne Kondensation auftreten. Wiederholter innerer Beschlag kann auf Probleme mit Abdichtung, Umweltschutz, Temperaturzyklen oder eingeschlossener Feuchtigkeit hinweisen.
● Leichte äußere Kondensation: Gerät natürlich akklimatisieren lassen und erst danach verwenden.
● Anhaltende innere Kondensation: Gerät nicht selbst öffnen; gegebenenfalls Prüfung oder Service veranlassen.
● Wiederkehrender innerer Beschlag: Einsatzbedingungen und Eignung der Schutzart für die Anwendung überprüfen.
Wie sollte bei beschlagener Optik vorgegangen werden?
Zunächst sollten Messungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen unterbrochen werden.
Das Gerät sollte in einer stabilen Umgebung gelagert werden, bis es sich der Umgebungstemperatur angenähert hat. Sobald die optische Oberfläche wärmer als der Taupunkt ist, verschwindet die Kondensation normalerweise.
Sind deutliche Wassertropfen auf dem Infrarotfenster vorhanden, sollte die Reinigung ausschließlich entsprechend den Herstellerangaben und mit sauberen, weichen, für optische Flächen geeigneten Materialien erfolgen.
Dabei gilt:
● Keine rauen Papiertücher oder scheuernden Materialien verwenden.
● Keine scharfen Gegenstände zur Reinigung einsetzen.
● Keine ungeeigneten Reinigungsmittel oder Lösungsmittel verwenden.
● Die Optik nicht mit heißer Luft schnell erwärmen.
● Keine Präzisionsmessungen durchführen, solange die optische Oberfläche noch feucht ist.
Infrarotfenster können aus speziellen Materialien bestehen oder spezielle Beschichtungen aufweisen. Eine unsachgemäße Reinigung kann Kratzer oder dauerhafte Veränderungen der optischen Eigenschaften verursachen.
Kann die Optik einfach mit dem Finger abgewischt werden?
Davon ist abzuraten.
Finger hinterlassen leicht Hautfett, Schweiß und andere Rückstände auf der optischen Oberfläche. Solche Verschmutzungen können nicht nur die Sauberkeit beeinträchtigen, sondern auch die Infrarottransmission verändern.
Auch ohne Kondenswasser können Fett, Staub und sonstige Ablagerungen den optischen Strahlengang beeinflussen.
Direkter Kontakt mit dem Infrarotfenster sollte deshalb möglichst vermieden werden. Bei notwendiger Reinigung sind die Wartungshinweise des Herstellers zu beachten.
Wie lässt sich das Beschlagen der Optik reduzieren?
Am wirksamsten ist es, schnelle Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen zu vermeiden.
● Nach dem Wechsel aus einer kalten in eine warme, feuchte Umgebung nicht sofort Präzisionsmessungen durchführen.
● Das Gerät gegebenenfalls im Koffer oder in einer relativ geschlossenen Verpackung langsam erwärmen lassen.
● Längere Lagerung bei hoher Luftfeuchtigkeit vermeiden.
● Bei Nebel, Dampf, Regen oder hoher Luftfeuchtigkeit die Schutzart und Einsatzgrenzen des Geräts beachten.
● Vor der Messung prüfen, ob das Infrarotfenster trocken, sauber und klar ist.
● Bei Anwendungen mit häufigen Temperaturwechseln eine Akklimatisierungszeit in den normalen Messablauf einplanen.
Bei industriellen Messungen mit hohen Anforderungen an die Wiederholbarkeit reicht ein stabiles Messobjekt allein nicht aus. Auch das Messgerät selbst und seine optischen Komponenten sollten sich in einem stabilen thermischen Zustand befinden.
Kann Staub auf der Optik ähnliche Auswirkungen haben?
Ja, abhängig vom Verschmutzungsgrad.
Kondenswasser, Staub, Fett und andere Ablagerungen entstehen zwar auf unterschiedliche Weise, können jedoch alle die Übertragung der Infrarotstrahlung im optischen Pfad verändern.
Eine geringe Staubmenge muss nicht sofort zu einer deutlich messbaren Abweichung führen. Mit zunehmender Verschmutzung können jedoch Infrarottransmission und langfristige Messkonsistenz beeinträchtigt werden.
Bei Anwendungen mit höheren Anforderungen an Genauigkeit und Wiederholbarkeit sollte das Infrarotfenster deshalb regelmäßig kontrolliert werden.
Die Qualität einer Infrarotmessung hängt nicht nur von Emissionsgrad, Messabstand, D:S-Verhältnis, Messwinkel und Zielgröße ab. Auch der Zustand des optischen Fensters ist ein wesentlicher, häufig unterschätzter Einflussfaktor.
Wie lässt sich feststellen, ob Kondensation die Messabweichung verursacht?
Umgebung und Gerätezustand liefern wichtige Hinweise.
● Optik auf sichtbaren Beschlag, Tropfen oder Feuchtigkeitsspuren prüfen.
● Prüfen, ob das Gerät kurz zuvor einem starken Temperaturwechsel ausgesetzt war.
● Warten, bis die Optik vollständig klar ist, und anschließend dasselbe Ziel erneut messen.
● Messabstand, Messwinkel und Emissionsgradeinstellung für den Vergleich unverändert lassen.
● Normalisieren sich die Messwerte nach Akklimatisierung und Abtrocknen der Optik, war Kondensation wahrscheinlich eine wesentliche Ursache.
Sind Optik und Gerät vollständig stabilisiert, die Messwerte aber weiterhin auffällig, sollten zusätzlich Emissionsgrad, Messabstand, Zielgröße, reflektierte Hintergrundstrahlung, optische Verschmutzung und Kalibrierzustand geprüft werden.
FAQ
Kann ein Infrarot-Thermometer bei nur leichtem Beschlag weiterverwendet werden?
Ein Messwert kann weiterhin angezeigt werden, sollte jedoch nicht für präzise Temperaturbestimmungen verwendet werden. Bereits ein dünner Feuchtigkeitsfilm kann die Infrarottransmission verändern.
Kann Kondenswasser das Gerät beschädigen?
Kurzzeitige äußere Kondensation bedeutet nicht zwangsläufig, dass das Gerät beschädigt ist. Eindringendes Wasser oder eine langfristige Belastung durch sehr hohe Feuchtigkeit kann jedoch die Zuverlässigkeit beeinträchtigen. Schutzart und Einsatzbedingungen des Produkts sind zu beachten.
Warum schwankt der Messwert noch, obwohl die Optik bereits klar aussieht?
Die Innentemperatur des Geräts kann noch nicht vollständig stabil sein. Außerdem kann ein sehr dünner Feuchtigkeitsfilm verbleiben, der optisch kaum erkennbar ist. Auch Emissionsgrad und reflektierte Hintergrundstrahlung sollten geprüft werden.
Kann zum schnellen Entfeuchten ein Haartrockner verwendet werden?
Direkte heiße Luft ist in der Regel nicht empfehlenswert. Eine schnelle Erwärmung kann zusätzliche thermische Einflüsse verursachen. Eine natürliche Akklimatisierung ist vorzuziehen.
Was ist beim Einsatz eines Infrarot-Thermometers im Winter zu beachten?
Neben dem zulässigen Betriebstemperaturbereich ist insbesondere Kondensation beim Wechsel von kalter Außenluft in warme Innenräume zu beachten. Vor präzisen Messungen sollten die Optik vollständig klar und das Gerät ausreichend akklimatisiert sein.
Fazit
Beschlag auf der Optik eines Infrarot-Thermometers kann die Messung beeinflussen, weil Feuchtigkeit die Übertragung der Infrarotstrahlung zum Detektor verändert. Mögliche Folgen sind Messabweichungen, schwankende Werte und eine schlechtere Wiederholbarkeit.
Bei sichtbarer Kondensation sollten präzise Messungen unterbrochen werden. Das Gerät sollte sich zunächst an die Umgebung anpassen, bis das Infrarotfenster vollständig klar ist. Eine Reinigung darf nur mit geeigneten Methoden erfolgen.
Bei häufigem Einsatz in Kühlbereichen, im Freien, bei hoher Luftfeuchtigkeit oder unter wechselnden Temperaturbedingungen sollte die Akklimatisierung des Geräts und die Kontrolle des Infrarotfensters als fester Bestandteil des Messablaufs betrachtet werden.
