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Pyrometer – berührungslose Temperaturmessung

Wenn es heutzutage darum geht, die Oberflächen-Temperaturen von Gegenständen zu messen, kommen moderne Pyrometer-Messgeräte zum Einsatz. Mit einem solchen Pyrometer kann die Temperatur von Gegenständen berührungslos gemessen werden. Diese kann sich im Bereich zwischen -50 °C bis 5000 °C befinden. In anderen Worten handelt es sich bei einem Pyrometer um ein Strahlungsthermometer. Sprich, eine Spezialform eines Thermometers, das in der Lage ist, extrem hohe Temperaturen zu messen, ohne dass dafür ein Kontakt zwischen Messgerät und Messfläche stattfinden muss. Unser Ratgeber stellt alle wichtigen Infos rund um die moderne Oberflächentemperatur-Messung vor und hilft bei der Kaufentscheidung. So sollte jeder das für ihn perfekte Messgeräte aus der Masse der unterschiedlichen Varianten und Modelle finden können.

1. Die Funktionsweise: Wie funktioniert ein Pyrometer?

Jeder Gegenstand gibt eine gewissen Strahlungswärme an seine Umgebung ab. Diese Strahlungswärme besitzt eine bestimmte Temperatur, die von einem Pyrometer gemessen werden kann. Die Messung mit einem Pyrometer finden berührungslos statt, dafür ist es notwendig den Emissionsgrad, auch Wärmeabstrahlfähigkeit genannt, des Messobjekts zu kennen.

Exkurs Emissionsgrad:
Der Emissionsgrad eines Objekts gibt an, wie viel Strahlung er im Vergleich zu einem idealen Strahler abgibt. Daher hängt dieser nicht nur vom Material ab, sondern auch von der Temperatur des Objekts. In Abhängigkeit dessen spielt wiederum die Wellenlänge eine wichtige Rolle. Daher muss für jedes Objekt ein Pyrometer mit geeignetem Wellenlängenspektrum gewählt werden. Materialien wie Papier, Holz oder Kunststoff besitzen hohe Emissionsgrade (~ 0,95) und emittieren im mittleren und fernen Infrarot-Bereich.

Bei Metallen beispielsweise variiert der Emissionsgrad stark in Abhängigkeit vom Zustand des Metalls (blank, oxidiert, eloxiert, usw.). Die meisten Pyrometer besitzen daher einen Regler für den Emissionsgrad, einen sogenannten Potentiometer, sodass ein und das selbe Pyrometer für unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichen Emissionsgraden genutzt werden kann.

Eine Auswahl der besten Pyrometer (Zusammengestellt nach Kaufempfehlung von Amazon Kunden):

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  • 2. Die Typen: Welche Arten der Pyrometer gibt es?

    Quotientenpyrometer:
    Ein Quotientenpyrometer, auch Verhältnispyrometer oder Zwei-Farben-Pyrometer genannt, misst statt der Intensität einer Wellenlänge, die Intensität zwei unterschiedlicher Farben. Das bedeutet, die Temperatur wird anhand der Farbe der Strahlung bestimmt und nicht anhand der Helligkeit. Ausgegeben wird dann die Durchschnittstemperatur der beiden Intensitäten.

    Schmalbandpyrometer - Bandstrahlungspyrometer:
    Kann das Pyrometer nur einen bestimmten, kleinen Wellenlängenbereich messen, handelt es sich um ein Schmalbandpyrometer. Der Wellenlängenbereich wird durch einen Filter begrenzt. Im Gegensatz dazu steht das Bandstrahlungspyrometer, das einen breiteren Wellenlängenbereich umfasst.

    Gesamtstrahlungspyrometer:
    Ein Gesamtstrahlungspyrometer deckt den gesamten Spektralbereich ab. Dies wird jedoch nur umgangssprachlich so bezeichnet, da streng genommen kein Pyrometer den gesamten Bereich abdecken kann. Das liegt daran, dass die Linsen, Fenster und Strahlungsempfänger nur in einem bestimmten Wellenlängenbereich arbeiten. Deckt das Pyrometer mehr als 90% der Ausstrahlung bei einer bestimmten Temperatur ab, spricht man jedoch von einem Gesamtstrahlungspyrometer, korrekt müsste man allerdings von einem Bandstrahlungspyrometer sprechen.

    Glühfadenpyrometer:
    Das Glühfadenpyrometer gehört zu den Vergleichspyrometern. Es besitzt an Stelle einer Wendel eine Glühlampe mit Wolfram-Band, die mit dem zu messenden Objekt zur Deckung gebracht wird. Durch Veränderung des Stroms der Lampe verschwindet das Messobjekt, wenn die beiden Temperaturen deckungsgleich sind.
    Zu den Pyrometern zählen nicht nur Geräte, die die Temperatur von Gegenständen in der Industrie messen können, auch IR-Thermometer zählen zu den Pyrometern. Diese finden sich oft in Haushalten mit kleinen Kindern, bei denen berührungslos die Temperatur auf der Stirn oder im Ohr gemessen werden kann.

    3. Die Vor- und Nachteile eines Pyrometers

    Vorteile:

    • sehr schnelle Messung in weniger als einer Sekunde
    • sehr großer Temperatur-Messbereich
    • Objekte erfahren keine Beschädigung während der Messung
    • auch bewegte Messobjekte können gemessen werden
    • auch Objekte, die unter Spannung stehen oder reaktiv sind, können gemessen werden
    • keine Temperatur-Beeinflussung, da berührungslos
    • kein Verschleiß

    Nachteile:

    • Emissionsgrad muss bekannt sein
    • erschwerte Messungen bei Materialien mit unterschiedlichen Emissionsgraden in unterschiedlichen Zuständen
    • Licht oder andere thermische Strahlungsquellen können das Messergebnis beeinflussen

    4. Der Markencheck: Führende Hersteller von Pyrometern

    Die meisten Hersteller bieten Pyrometer für den Hausgebrauch mit einem eher kleineren Temperaturbereich an, meist befindet sich dieser zwischen -50 °C und 380 °C bzw. 550 °C. Dazu zählen Eventek, Etekcity und Welquic. Hersteller von Pyrometern bis zu einer Temperatur von mindestens 900 °C sind Colemeter und KKmoon.

    5. Tipps zum Gebrauch: Darauf sollten Sie bei einer Messung achten

    Bevor die Messung durchgeführt wird gilt es folgende Punkte zu beachten:

    • Ist der Emissionsgrad des Materials bekannt und ist das Pyrometer dafür richtig eingestellt?
    • Befinden sich keine anderen Gegenstände in unmittelbarer Nähe zum Objekt, bzw. deckt die Messfläche des Pyrometers nur den Gegenstand selbst ab?

    6. Kaufempfehlung: Darauf sollten Sie achten

    Vor dem Kauf eines Pyrometers ist es wichtig zu wissen, wofür das Gerät eingesetzt werden soll. Je nach Einsatzgebiet sollten bestimmte Punkte berücksichtigt werden:

    Wie genau und exakt müssen die gemessenen Werte sein? Bei sehr genauen Bestimmungen der Temperatur sollte das Gerät über einen Regler für den Emissionsgrad verfügen. (gewerbliche Nutzung?)

    Der Emissionsgrad sollte vorher bekannt sein. Soll das Gerät für viele unterschiedliche Materialien benutzt werden, ist dies unter Umständen nicht möglich.

    Besonders wichtig ist auch die optische Auflösung des Pyrometers. Diese gibt an, wie groß die Messfläche in Abhängigkeit von der Entfernung des Pyrometers ist. Dieser Wert wird mit x:1 angegeben. Beispiel: Der Abstand beträgt 50 cm und das Verhältnis ist mit 5:1 angegeben, dann ist die Messfläche 10 cm groß. Ein zu großes Messfleck führt in der Regel zu ungenauen Messergebnissen, andererseits muss auch darauf geachtet werden, dass das Objekt in diesem Fall mindestens eine Fläche von 10 cm aufweist, damit auch wirklich nur diese gemessen wird.

    Videotipp:

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