Einleitung
Infrarotthermometer bestimmen die Temperatur berührungslos, indem sie die von einer Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung erfassen und auswerten. Sie ermöglichen schnelle Messungen und werden unter anderem in der industriellen Instandhaltung, in HLK-Anwendungen, bei Prozesskontrollen und bei allgemeinen Temperaturprüfungen eingesetzt.
Im Laufe der Zeit können sich jedoch die Eigenschaften des Infrarotdetektors, des optischen Systems, der Temperaturkompensation und der elektronischen Komponenten verändern. Auch starke Umwelteinflüsse oder mechanische Belastungen können die Messstabilität beeinflussen.
Ob ein Infrarotthermometer regelmäßig kalibriert werden sollte, hängt daher von Anwendung, Genauigkeitsanforderung, Einsatzbedingungen und Qualitätsmanagement ab.
Das Wichtigste im Überblick
● Ein Infrarotthermometer muss nicht nach jeder Verwendung kalibriert werden, kann jedoch langfristig eine Messwertdrift entwickeln.
● Für Prozesskontrolle, Qualitätsprüfung oder rückführbare Messungen empfiehlt sich ein definiertes Kalibrierkonzept.
● Nach einem Sturz, starken mechanischen Belastungen, erheblichen Temperaturwechseln oder dauerhaft auffälligen Messwerten sollte die Messleistung überprüft werden.
● Eine professionelle Kalibrierung erfolgt üblicherweise mit einer stabilen Schwarzkörper-Strahlungsquelle mit bekanntem Referenzwert.
● Nicht jede Messabweichung lässt sich durch Kalibrierung beheben. Emissionsgrad, Messabstand, Messfleckgröße, Oberfläche und Umgebung beeinflussen das Ergebnis ebenfalls.
● Ein allgemein gültiges Kalibrierintervall gibt es nicht. Es sollte an Nutzung, Umgebung, Genauigkeitsanforderungen und bisherige Kalibrierergebnisse angepasst werden.
Müssen Infrarotthermometer kalibriert werden?
Ja, allerdings bedeutet dies nicht, dass jedes Infrarotthermometer häufig kalibriert werden muss.
Infrarotthermometer werden üblicherweise während der Herstellung justiert und geprüft und können unter den spezifizierten Betriebsbedingungen direkt eingesetzt werden. Mit zunehmender Nutzungsdauer können jedoch der Infrarotdetektor, die Temperaturkompensation, optische Komponenten und elektronische Bauteile eine gewisse Drift aufweisen.
Bei allgemeinen Wartungsarbeiten, HLK-Prüfungen oder routinemäßigen Temperaturkontrollen ist eine häufige professionelle Kalibrierung meist nicht erforderlich, solange die Messwerte stabil bleiben.
Für Produktionsprozesse, Qualitätskontrolle, Laboranwendungen oder andere Messaufgaben mit höheren Genauigkeitsanforderungen ist dagegen ein festgelegtes Kalibrierintervall sinnvoll.
Warum kann nach längerer Nutzung eine Kalibrierung erforderlich sein?
Ein Infrarotthermometer besteht aus mehreren messrelevanten Komponenten, darunter Infrarotdetektor, Optik, Umgebungstemperatursensor und Signalverarbeitungselektronik. Veränderungen in diesen Bereichen können das Messergebnis beeinflussen.
Typische Ursachen sind:
● Langfristige Drift des Infrarotdetektors;
● Dauerhafte hohe oder niedrige Umgebungstemperaturen;
● Häufige oder starke Temperaturschwankungen;
● Stürze, Stöße oder mechanische Belastungen;
● Verschmutzung, Alterung oder Beschädigung der Optik;
● Veränderungen der internen Temperaturkompensation;
● Langfristige Parameterdrift elektronischer Bauteile;
● Wiederinbetriebnahme nach längerer Lagerung.
Solche Veränderungen führen nicht zwangsläufig sofort zu deutlich erkennbaren Fehlern. Bei anspruchsvollen Messaufgaben hilft eine regelmäßige Überprüfung, Veränderungen frühzeitig zu erkennen.
Wann ist eine Kalibrierung empfehlenswert?
Eine Kalibrierung muss nicht erst erfolgen, wenn das Gerät offensichtlich fehlerhaft arbeitet.
Eine Überprüfung oder Kalibrierung ist insbesondere sinnvoll, wenn:
● Das festgelegte Kalibrierintervall erreicht wurde;
● Die Messwerte dauerhaft deutlich von einem zuverlässigen Referenzgerät abweichen;
● Bei einem stabilen Messobjekt ungewöhnliche Messwertdriften auftreten;
● Das Gerät heruntergefallen ist oder einem starken Stoß ausgesetzt wurde;
● Es über längere Zeit in heißer, feuchter, staubiger oder anderweitig belastender Umgebung eingesetzt wurde;
● Reparaturen oder der Austausch wichtiger interner Komponenten erfolgt sind;
● Das Gerät nach längerer Lagerung wieder für wichtige Messungen eingesetzt wird;
● Rückführbarkeit oder dokumentierte Messsicherheit erforderlich ist.
Bei Verschmutzung durch Staub, Öl oder Kondensation sollte zunächst die Optik fachgerecht gereinigt werden, bevor eine Kalibrierabweichung vermutet wird.
Wie wird ein Infrarotthermometer kalibriert?
Eine professionelle Kalibrierung wird üblicherweise mit einer stabilen Schwarzkörper-Strahlungsquelle durchgeführt und nicht lediglich durch Vergleich mit einem gewöhnlichen Kontaktthermometer.
Der typische Ablauf umfasst:
● Einstellen der Schwarzkörperquelle auf eine definierte Temperatur und Abwarten der Stabilisierung;
● Einstellen des erforderlichen Emissionsgrades und weiterer Messparameter;
● Positionieren des Infrarotthermometers im vorgeschriebenen Abstand und Winkel, sodass der Messfleck vollständig innerhalb der wirksamen Strahlungsfläche liegt;
● Erfassen des angezeigten Messwerts und des Referenzwerts;
● Wiederholen der Messung an einem oder mehreren Temperaturpunkten;
● Bestimmen der Messabweichung und Vergleich mit der zulässigen Gerätespezifikation;
● Falls erforderlich und vom Gerät unterstützt, Justieren der internen Parameter und anschließende erneute Überprüfung.
Bei Geräten mit großem Temperaturmessbereich reicht ein einzelner Prüfpunkt häufig nicht aus. Daher werden in der professionellen Kalibrierung meist mehrere repräsentative Temperaturpunkte verwendet.
Sind Kalibrierung und Justierung dasselbe?
Nein.
Bei der Kalibrierung wird unter definierten Bedingungen festgestellt, wie stark der angezeigte Messwert eines Infrarotthermometers vom Referenzwert abweicht.
Liegt die Abweichung außerhalb des zulässigen Bereichs und lässt das Gerät eine Korrektur zu, können anschließend interne Parameter verändert werden. Dieser Vorgang wird als Justierung bezeichnet.
Ein Infrarotthermometer kann daher kalibriert werden, ohne dass anschließend eine Justierung erforderlich ist.
Wie oft sollte ein Infrarotthermometer kalibriert werden?
Es gibt kein einheitliches Kalibrierintervall, das für alle Infrarotthermometer und Anwendungen geeignet ist.
Das Intervall sollte anhand von Einsatzgebiet, Nutzungshäufigkeit, Umgebungsbedingungen, Genauigkeitsanforderungen und bisherigen Kalibrierergebnissen festgelegt werden.
Zu berücksichtigen sind insbesondere:
● Tägliche oder nur gelegentliche Nutzung;
● Einsatz unter schwierigen oder stark wechselnden Umgebungsbedingungen;
● Bedeutung des Messergebnisses für Produktqualität oder Prozesssteuerung;
● Geforderte Messgenauigkeit;
● Stabilität der bisherigen Kalibrierergebnisse;
● Interne Anforderungen des Qualitäts- oder Prüfmittelmanagements.
Sind die historischen Ergebnisse über längere Zeit stabil, kann das Intervall entsprechend dem internen Prüfmittelmanagement bewertet werden. Bei wiederholt auffälliger Drift kann ein kürzeres Intervall sinnvoll sein.
Bedeutet ein falscher Messwert immer, dass neu kalibriert werden muss?
Nein.
Bevor von einer Kalibrierabweichung ausgegangen wird, sollten zunächst die Messbedingungen überprüft werden. Viele scheinbare Genauigkeitsprobleme entstehen durch die Anwendung und nicht durch das Gerät selbst.
Häufige Ursachen sind:
● Falsch eingestellter Emissionsgrad: Unterschiedliche Materialien weisen unterschiedliche Emissionseigenschaften auf.
● Zu großer Messabstand: Aufgrund des D:S-Verhältnisses vergrößert sich der Messfleck mit zunehmender Entfernung.
● Zu kleines Messobjekt: Ist das Ziel kleiner als der Messfleck, kann Hintergrundstrahlung in das Messergebnis einfließen.
● Stark reflektierende Oberflächen: Glänzende Metalle mit niedrigem Emissionsgrad reflektieren Wärmestrahlung aus der Umgebung.
● Verschmutzte Optik: Staub, Öl oder Feuchtigkeit können die auf den Detektor treffende Infrarotstrahlung reduzieren.
● Schneller Wechsel der Umgebungstemperatur: Das Gerät benötigt unter Umständen Zeit zur thermischen Stabilisierung.
● Messung durch Glas: Ein übliches Infrarotthermometer misst normalerweise die Glasoberfläche und nicht die Temperatur eines dahinterliegenden Objekts.
Diese Einflussgrößen sollten geprüft werden, bevor eine professionelle Neukalibrierung veranlasst wird.
Kann die Genauigkeit selbst überprüft werden?
Eine einfache Funktions- oder Plausibilitätsprüfung ist möglich, ersetzt jedoch keine professionelle Kalibrierung.
Ein stabiles Messobjekt mit relativ hohem Emissionsgrad kann wiederholt gemessen und mit einem bekannten, stabilen Referenzgerät verglichen werden.
Damit lassen sich deutliche Auffälligkeiten erkennen. Eine solche Prüfung liefert jedoch keine formale Bestimmung der Messabweichung oder Messunsicherheit.
Sind dokumentierte Kalibrierwerte oder messtechnische Rückführbarkeit erforderlich, sollte eine geeignete Schwarzkörper-Kalibriereinrichtung oder ein kompetentes Kalibrierlabor verwendet werden.
Wie lässt sich Messwertdrift reduzieren?
Ein sachgerechter Umgang und eine regelmäßige Pflege können unnötige Drift und vorzeitige Kalibrierungen vermeiden.
● Stürze, starke Stöße und Vibrationen vermeiden;
● Gerät nicht dauerhaft außerhalb der zulässigen Temperatur- und Feuchtebedingungen lagern;
● Optik sauber halten und nicht mit harten oder scheuernden Gegenständen berühren;
● Nach einem starken Wechsel der Umgebungstemperatur ausreichend Zeit zur thermischen Stabilisierung einplanen;
● Emissionsgrad, Messabstand und Zielgröße korrekt wählen;
● Für wichtige Messmittel Einsatz- und Kalibrierhistorie dokumentieren;
● Bei dauerhaft auffälligen Messwerten das Gerät nicht für kritische Messungen verwenden, bis seine Messleistung überprüft wurde.
FAQ
Muss ein neues Infrarotthermometer sofort kalibriert werden?
In der Regel nicht. Ein ordnungsgemäß hergestelltes Gerät wird normalerweise vor Auslieferung geprüft und justiert.
Muss ein Infrarotthermometer jedes Jahr kalibriert werden?
Nicht zwangsläufig. Das Intervall hängt von Einsatz, Nutzungshäufigkeit, Umgebungsbedingungen, Genauigkeitsanforderungen und Kalibrierhistorie ab.
Sollte ein Infrarotthermometer nach einem Sturz neu kalibriert werden?
Nach einem deutlichen Stoß sollte zumindest eine Funktions- und Genauigkeitsprüfung erfolgen. Bei kritischen Anwendungen ist eine professionelle Kalibrierung empfehlenswert.
Wenn Infrarotthermometer und Thermoelement unterschiedliche Temperaturen anzeigen, ist das Infrarotthermometer dann ungenau?
Nicht unbedingt. Beide Messverfahren arbeiten unterschiedlich. Messstelle, Oberflächenzustand, Wärmeübergang, Emissionsgrad und Ansprechverhalten können zu unterschiedlichen Ergebnissen führen.
Kann ein Infrarotthermometer mit Eiswasser oder kochendem Wasser kalibriert werden?
Für eine fachgerechte Infrarotkalibrierung sind diese Methoden ungeeignet. Flüssigkeitsoberflächen, Dampf, Reflexionen und Emissionsgrad können das Ergebnis beeinflussen. Üblicherweise wird eine Schwarzkörper-Strahlungsquelle verwendet.
Misst ein kalibriertes Infrarotthermometer jedes Material automatisch korrekt?
Nein. Die Kalibrierung bestätigt die Geräteleistung unter definierten Bedingungen. Die praktische Messung wird weiterhin von Emissionsgrad, Oberfläche, Zielgröße, Abstand und Umgebung beeinflusst.
Zusammenfassung
Infrarotthermometer können kalibriert werden und benötigen je nach Anwendung in bestimmten Abständen eine Überprüfung. Bei allgemeinen Temperaturkontrollen reicht häufig eine regelmäßige Funktions- und Plausibilitätsprüfung aus. Für Prozesskontrolle, Qualitätssicherung und rückführbare Messungen ist ein systematisches Kalibrierkonzept sinnvoll.
Auffällige Messwerte bedeuten nicht automatisch, dass das Gerät verstellt oder außerhalb der Kalibrierung ist. Emissionsgrad, D:S-Verhältnis, Messfleckgröße, Optik, reflektierende Oberflächen und Umgebungstemperatur sollten zunächst überprüft werden.
