Einleitung
Viele Kunststofffolien sind für sichtbares Licht transparent. Deshalb entsteht leicht der Eindruck, ein Infrarotthermometer könne ebenfalls durch die Folie hindurch die Temperatur eines dahinterliegenden Objekts messen.
In der Praxis gilt jedoch: Transparenz für sichtbares Licht bedeutet nicht automatisch Transparenz für Infrarotstrahlung. Ob eine Messung durch Kunststofffolie möglich ist, hängt insbesondere vom Folienmaterial, der Dicke, dem Oberflächenzustand und dem spektralen Arbeitsbereich des Thermometers ab.
Bei üblichen handgehaltenen Infrarotthermometern sollte daher nicht davon ausgegangen werden, dass eine Messung durch normale Kunststofffolie die tatsächliche Zieltemperatur zuverlässig wiedergibt.
Das Wichtigste im Überblick
● Eine für sichtbares Licht transparente Kunststofffolie kann für Infrarotstrahlung weitgehend undurchlässig sein.
● Infrarotthermometer erfassen Wärmestrahlung innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs und messen nicht aufgrund der optischen Durchsichtigkeit.
● Kunststofffolie kann Infrarotstrahlung absorbieren, reflektieren und teilweise transmittieren.
● Bei geringer IR-Transmission im Arbeitsbereich des Thermometers liegt der Messwert häufig näher an der Oberflächentemperatur der Folie.
● Selbst wenn ein Teil der Wärmestrahlung die Folie durchdringt, entspricht der angezeigte Wert nicht zwangsläufig der tatsächlichen Oberflächentemperatur des dahinterliegenden Objekts.
● Für präzise Messungen sollte die Zieloberfläche nach Möglichkeit direkt erfasst werden.
Warum ist transparente Kunststofffolie nicht automatisch infrarotdurchlässig?
Das menschliche Auge nimmt sichtbares Licht wahr. Transparente Kunststofffolien lassen in diesem Spektralbereich einen großen Teil des Lichtes passieren, sodass dahinterliegende Gegenstände sichtbar bleiben.
Ein Infrarotthermometer arbeitet nach einem anderen Prinzip. Seine Optik erfasst die von einer Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung und berechnet daraus die Temperatur.
Entscheidend ist daher das Verhalten des Materials im tatsächlichen Arbeitswellenlängenbereich des Messgeräts und nicht seine Transparenz für sichtbares Licht.
Eine Folie kann optisch vollständig transparent erscheinen und gleichzeitig in dem vom Thermometer genutzten Infrarotbereich stark absorbieren. Das Zielobjekt bleibt dann sichtbar, seine Wärmestrahlung erreicht den Detektor jedoch nur eingeschränkt.
Welche Strahlung erfasst das Thermometer bei einer Messung durch Kunststofffolie?
Trifft Infrarotstrahlung auf eine Kunststofffolie, können grundsätzlich drei Vorgänge auftreten:
● Ein Teil der Strahlung wird von der Folie absorbiert.
● Ein Teil wird reflektiert.
● Ein Teil kann die Folie transmittieren.
Zusätzlich sendet auch die Kunststofffolie selbst entsprechend ihrer Temperatur und ihres Emissionsgrades Infrarotstrahlung aus.
Das Thermometer kann daher gleichzeitig Strahlung erfassen, die vom Zielobjekt durch die Folie übertragen wird, Eigenstrahlung der Folie sowie reflektierte Hintergrundstrahlung.
Der angezeigte Temperaturwert basiert auf diesem kombinierten Strahlungssignal und muss deshalb nicht mit der tatsächlichen Temperatur des dahinterliegenden Objekts übereinstimmen.
Misst das Gerät hauptsächlich die Temperatur der Kunststofffolie?
Das ist möglich und bei allgemeinen Infrarotmessungen häufig der Fall.
Besitzt die Folie im Arbeitswellenlängenbereich des Thermometers nur eine geringe Transmission, wird ein großer Teil der vom dahinterliegenden Objekt abgegebenen Wärmestrahlung blockiert.
Der Detektor empfängt dann überwiegend die Eigenstrahlung der Folie und reflektierte Hintergrundstrahlung. Unter diesen Bedingungen liegt der angezeigte Wert meist näher an der Oberflächentemperatur der Folie als an der Temperatur des Objekts dahinter.
Besonders deutlich wird dieser Effekt bei großen Temperaturunterschieden. Befindet sich beispielsweise ein heißes Objekt hinter einer wesentlich kühleren Folie, kann das Infrarotthermometer einen deutlich zu niedrigen Wert anzeigen.
Lässt sich mit dünnerer Folie automatisch genauer messen?
Nicht unbedingt.
Die Foliendicke kann die Infrarot-Transmission beeinflussen. Bei gleichem Material kann eine dünnere Folie in bestimmten Spektralbereichen mehr Strahlung durchlassen. Die Dicke allein reicht jedoch nicht aus, um die Messbarkeit zu beurteilen.
Weitere Einflussgrößen sind:
● Das verwendete Polymermaterial.
● Die Foliendicke.
● Pigmente, Füllstoffe, Beschichtungen und andere Additive.
● Feuchtigkeit, Öl, Staub oder andere Verunreinigungen auf der Oberfläche.
● Der spektrale Arbeitsbereich des Infrarotthermometers.
● Der Temperaturunterschied zwischen Zielobjekt und Folie.
● Die Möglichkeit zur Kompensation von Transmission und reflektierter Hintergrundstrahlung.
Auch eine sehr dünne und optisch transparente Folie darf daher nicht grundsätzlich als messtechnisch vernachlässigbar betrachtet werden.
Beeinflussen unterschiedliche Kunststofffolien die Messung gleich stark?
Nein. Verschiedene Polymere können sehr unterschiedliche infrarotspektroskopische Eigenschaften besitzen.
Polyethylen, Polypropylen, PVC, PET und andere Kunststoffe zeigen je nach Wellenlänge unterschiedliche Absorptions- und Transmissionseigenschaften. Selbst bei gleichem Grundmaterial können Dicke, Farbe, Additive, Beschichtungen und Oberflächenbehandlung das Verhalten im Infrarotbereich verändern.
Die Information „transparente Kunststofffolie“ reicht daher nicht aus, um eine zuverlässige Aussage über die Eignung für eine Infrarot-Temperaturmessung zu treffen.
Sind keine belastbaren Spektraldaten oder praktischen Vergleichsmessungen verfügbar, sollte die Folie bei allgemeinen Vor-Ort-Messungen als potenzieller Einflussfaktor betrachtet werden.
Wann können besonders große Messabweichungen auftreten?
● Wenn zwischen Folie und Zielobjekt ein großer Temperaturunterschied besteht.
● Wenn das Zielobjekt heiß ist, die Folie jedoch deutlich kühler bleibt.
● Wenn die Folie im Arbeitsbereich des Thermometers eine geringe Infrarot-Transmission besitzt.
● Bei Feuchtigkeit, Staub, Öl oder Kondensation auf der Folienoberfläche.
● Wenn die Folie Wärmestrahlung von heißen Maschinen, Personen oder anderen Wärmequellen reflektiert.
● Wenn der Messabstand zu groß oder das Zielobjekt zu klein ist und der Messfleck zusätzlich umliegende Bereiche erfasst.
Was ist zu tun, wenn eine Messung durch die Folie unvermeidbar ist?
Kann die Folie nicht entfernt werden, sollte zunächst geprüft werden, ob sie im Arbeitswellenlängenbereich des Thermometers eine ausreichend hohe Infrarot-Transmission besitzt.
Liegen vom Folienhersteller spektrale Transmissionsdaten vor, können diese zur ersten Beurteilung der Eignung herangezogen werden. Eine ausreichende Transmission allein garantiert bei einem handelsüblichen Hand-Infrarotthermometer jedoch noch keine genaue Messung. Auch die Eigenstrahlung der Folie, reflektierte Hintergrundstrahlung und die Gerätekorrektur beeinflussen das Ergebnis.
Eine praktische Vergleichsprüfung kann helfen:
● Zieloberfläche zunächst direkt messen.
● Danach dieselbe Messstelle mit der Folie abdecken und erneut messen.
● Beide Werte auf eine reproduzierbare Abweichung vergleichen.
● Die Prüfung bei mehreren Zieltemperaturen wiederholen.
Verändert sich die Abweichung deutlich mit der Temperatur, sollte kein einzelner fester Korrekturwert verwendet werden.
Wie lassen sich zuverlässigere Messergebnisse erzielen?
Bei industrieller Instandhaltung, HVAC-Anwendungen, elektrischen Prüfungen und allgemeinen Geräteinspektionen ist die direkte Messung der Zieloberfläche die zuverlässigste Vorgehensweise.
● Kunststofffolie, Glas oder andere Materialien im optischen Messweg möglichst entfernen.
● Sicherstellen, dass das Ziel größer als der Messfleck des Thermometers im gewählten Abstand ist.
● Den Emissionsgrad entsprechend dem Zielmaterial einstellen.
● Reflexionen von heißen Umgebungsflächen möglichst reduzieren.
● Wenn durch ein spezielles IR-Fenstermaterial gemessen werden muss, müssen dessen Transmissionseigenschaften zum Spektralbereich des Thermometers passen und die erforderlichen Korrekturen für Transmission und reflektierte Temperatur berücksichtigt werden.
FAQ
● Kann ein Infrarotthermometer durch Frischhaltefolie messen?
Davon sollte nicht grundsätzlich ausgegangen werden. Frischhaltefolie ist zwar für sichtbares Licht transparent, kann im Infrarotbereich jedoch einen erheblichen Anteil der Strahlung absorbieren. Der Messwert kann deshalb stark von der Temperatur der Folie beeinflusst werden.
● Kann die Temperatur eines Gegenstands in einem Kunststoffbeutel direkt gemessen werden?
Eine Messung durch den Beutel wird in der Regel nicht empfohlen. Das Thermometer kann überwiegend die Temperatur der Kunststoffoberfläche oder ein kombiniertes Strahlungssignal von Beutel und Inhalt erfassen.
● Kann der Einfluss vernachlässigt werden, wenn die Folie sehr dünn ist?
Nicht zwangsläufig. Entscheidend ist vor allem die Infrarot-Transmission im Arbeitswellenlängenbereich des Thermometers und nicht allein die Foliendicke.
● Warum ist das Objekt durch die Folie sichtbar, kann aber nicht zuverlässig infrarot gemessen werden?
Das menschliche Auge reagiert auf sichtbares Licht, während ein Infrarotthermometer Wärmestrahlung in bestimmten Infrarotbändern erfasst. Ein Material kann für sichtbares Licht transparent und für Infrarotstrahlung gleichzeitig stark absorbierend sein.
● Ist ein zu niedriger Messwert bei einer Messung durch Kunststofffolie normal?
Das kann vorkommen. Wird die Wärmestrahlung eines heißen Zielobjekts von einer kühleren Folie stark absorbiert, kann die angezeigte Temperatur deutlich unter der tatsächlichen Zieltemperatur liegen.
Fazit
Ob ein Infrarotthermometer durch Kunststofffolie messen kann, lässt sich nicht anhand der sichtbaren Transparenz der Folie beurteilen. Entscheidend sind ihre Transmission, Absorption und Reflexion im Arbeitswellenlängenbereich des Messgeräts.
Bei den meisten gewöhnlichen Kunststofffolien kann eine Messung durch die Folie erhebliche Unsicherheiten verursachen. Das Gerät kann überwiegend die Folientemperatur oder ein kombiniertes Strahlungssignal aus Folie, Zielobjekt und reflektierter Hintergrundstrahlung erfassen.
Sind die Infrarot-Transmissionseigenschaften nicht bekannt und wurde die Messmethode nicht validiert, sollte ein durch gewöhnliche Kunststofffolie ermittelter Wert nicht als tatsächliche Oberflächentemperatur des dahinterliegenden Objekts interpretiert werden. Für präzise Messungen sollte die Zieloberfläche möglichst direkt erfasst werden.
