Infrarotmesstechnik

Lösungen aus eigener Fertigung

Pyrometer zur berührungslosen Temperatur Erfassung

Unser Portfolio umfasst digitale Pyrometer und Wärmebildkameras, die speziell für anspruchsvolle Branchen entwickelt wurden. Ob glühendes Metall bei 3000 °C, empfindliche Glasoberflächen oder die Brandfrüherkennung in Lagersystemen: Wir liefern die passende Lösung. Wir können für viele Anwednugnen die passende Lösung finden.

Verschleißfreie Messung: Berührungslos, schnell und sicher.
Höchste Qualität: Robuste Systeme für extreme Bedingungen.
Messung an schwer zugänglichen Stellen

Unsere Temperatur-Technologien im Überblick

PMR bietet ein spezialisiertes Portfolio an berührungslosen Temperatur-Technologien, das von klassischen Infrarot-Thermometern bis hin zu modernen, hochpräzisen Pyrometern reicht. Unsere Systeme ermöglichen die Messung an Objekten, die aufgrund extremer Temperaturen, schneller Bewegungen oder schwieriger Oberflächenbeschaffenheit mit herkömmlichen Berührungsthermometern nicht erfassbar sind.

Ob Glühtemperaturen in industriellen Öfen oder die Überwachung thermischer Prozesse in der Fertigung – unsere Pyrometer liefern zuverlässige Ergebnisse dort, wo physikalische Sensoren an ihre Grenzen stoßen. Die Lösungen von PMR sind präzise, wartungsarm und individuell an die Prozessanforderungen anpassbar.

Temperaturfühler & Sensoren

PYROSPOT: Die Oberklasse der berührungslosen Temperaturmessung

Wenn es um Präzision, Schnelligkeit und industrielle Belastbarkeit geht, setzen die digitalen Pyrometer der Serien 4x neue Maßstäbe. Diese Geräteserien wurden speziell für den anspruchsvollen Dauereinsatz in der Industrie entwickelt und bieten für jede Anwendung – von der Metallverarbeitung bis zur Glasherstellung – die optimale Lösung.

Leistung und Vielfalt: Serie 4x

Die Serien 4x bilden das Rückgrat für vielseitige Messaufgaben. Ob als Standard-Pyrometer oder als Quotienten-Pyrometer für Messungen durch Staub oder verschmutzte Schaugläser – diese Geräte decken einen beeindruckenden Temperaturbereich von -40°C bis 2500°C ab.

Extreme Reaktionsschnelligkeit: Mit einer minimalen Einstellzeit von nur 5 ms werden selbst rasanteste Temperaturveränderungen präzise erfasst.
Robustes Design: Das kompakte IP65-Edelstahlgehäuse schützt die Technik auch in rauer Umgebung zuverlässig.
Variooptik: Diese erlaubt es, den Fokuspunkt flexibel an die Gegebenheiten Ihrer Anlage anzupassen, ohne das Gerät austauschen zu müssen.
Digitale Intelligenz: Über die RS-485-Schnittstelle oder Ethernet-Schnittstelle lassen sich alle Parameter wie Emissionsgrad oder Speicherfunktionen (Maximal-/Minimalwert) bequem via PC und der Software PYROSOFT Spot konfigurieren.
Anschlussvielfalt: Der temperaturlineare Standardausgang von 0/4 … 20 mA sorgt für eine problemlose Einbindung in bestehende Steuerungsarchitekturen.

Thermoelemente

Unsere Thermoelemente sind für unterschiedlichste Einsatzgebiete erhältlich – von Standardausführungen bis zu individuellen Sonderlösungen.

Thermoelemente (Typ K, N J, S …): Hohe Messgenauigkeit und langzeitstabil.
Mantel-Thermoelemente: Flexibel, vibrationsfest, schnelle Ansprechzeiten, Temperaturbereich –253 °C bis +1.500 °C.
Schutzrohrwerkstoff: Edelstahl, Keramik oder speziellen Legierungen, je nach Einsatzgebiet (z. B. korrosive Umgebungen, hohe Drücke).

Vielseitig einsetzbar: Für Industrie, Labor, Ofenbau, Lebensmitteltechnik, Automobilbranche etc

Kyrogene Temperaturmessung

Mit speziellen Sensoren messen wir zuverlässig ultra-tiefe Temperaturen bis nahe dem absoluten Nullpunkt. Ideal für Forschung, Medizintechnik und Industrie – robust, schnell und exakt.

Widerstandsthermometer (Pt100): Temperaturmessung bis -253°C möglich
Dioden Temperatursensor: Temperaturmessung bis -270°C möglich

Vorteile: Höchste Präzision, individuelle Abmessungen, hygienische Bauweise, robust und langlebig.

Zubehör Temperaturmessung

In der industriellen Temperatur-Messtechnik umfasst das Zubehör für Sensoren alle Komponenten, die den eigentlichen Messfühler (Sensor) schützen, montieren und dessen Signal verarbeiten.

Schutzrohre: Metallischen; Keramischen; beschichtete Schutzrohren
Einschraubtauchhülsen; Einschweißtauchhülsen
Messumformer
Thermo- und Ausgleichsleitungen
Themroelement Steckverbidungen

Emissionsgrad

Der Emissionsgrad ( $\epsilon$ ) ist ein entscheidender Faktor in der berührungslosen Infrarot-Temperaturmesstechnik. Er beschreibt die Fähigkeit eines Körpers, Wärmestrahlung abzugeben, und hängt maßgeblich von der chemisch-physikalischen Beschaffenheit der Oberfläche ab.

Physikalische Definition und Bedeutung

Grundlage: Jeder Körper mit einer Temperatur über dem absoluten Nullpunkt ( $-273,15\text{ °C}$ ) sendet eine seiner Eigentemperatur proportionale elektromagnetische Strahlung aus.
Der „Schwarze Strahler“: In der Theorie dient der ideale „Schwarze Körper“ als Referenz. Er absorbiert 100 % der einfallenden Strahlung und strahlt bei jeder Wellenlänge die maximal mögliche Energie ab. Sein Emissionsgrad ist definiert als $\epsilon = 1$ .
Reale Körper: In der Praxis haben reale Objekte meist einen Emissionsgrad von kleiner als 1 ( $\epsilon = 1$ $< 1$ ). Er gibt an, wie viel Strahlung ein Objekt im Vergleich zu einem schwarzen Strahler bei gleicher Temperatur abgibt.

Einflussfaktoren und Korrektur

Der Emissionsgrad ist kein fester Wert, sondern kann variieren durch:

Materialbeschaffenheit: Die Oberfläche (z. B. glatt, oxidiert, beschichtet) beeinflusst den Wert stark.
Wellenlänge: Für präzise Messungen muss die Wellenlänge des Messgeräts auf das Material abgestimmt sein (z. B. $5\text{ µm}$ für Glasoberflächen).
Temperaturbestimmung: Um die wahre Temperatur eines Objekts zu ermitteln, muss der Emissionsgrad am Messgerät korrekt eingestellt werden.

Besonderheiten bei Metallen

Starke Varianz: Saubere, glänzende oder polierte Metalloberflächen können einen sehr niedrigen Emissionsgrad (oft < 0,1), während oxidierte oder beschichtete Metalle deutlich höhere Werte erreichen können.
Wellenlängenabhängigkeit: Metalle sollten idealerweise bei möglichst kurzen Wellenlängen gemessen werden, da hier der Einfluss von Emissionsgradfehlern geringer ist.
Reflexion: Aufgrund des niedrigen Emissionsgrades reflektieren blanke Metalle stark die Infrarotstrahlung aus der Umgebung, was Messfehler verursachen kann.

Reflexion

In der Infrarot-Messtechnik ist die Reflexion ( $\rho$ ) neben der Emission ( $\epsilon$ ) und der Transmission ( $\tau$ ) eine der drei Komponenten, die bestimmen, wie Strahlung mit einem Objekt interagiert. Es gilt das physikalische Gesetz: $\epsilon + \rho + \tau = 1$ . Da die meisten Messobjekte im industriellen Umfeld (außer z. B. dünne Folien oder Glas) für Infrarotstrahlung undurchlässig sind ( $\tau = 0$ ), vereinfacht sich die Formel zu: $\epsilon + \rho = 1$ .

Das bedeutet: Je geringer der Emissionsgrad eines Körpers ist, desto stärker reflektiert er die Strahlung aus seiner Umgebung. Besonders bei blanken Metalloberflächen ist die Reflexion extrem hoch. Ein Infrarot-Sensor misst in diesem Fall nicht nur die Eigenstrahlung des Objekts, sondern auch die reflektierte Wärmestrahlung von heißen Maschinen, Lampen oder Personen in der Nähe. Dies führt ohne Korrektur zu erheblichen Fehlmessungen, da das Pyrometer eine viel zu hohe oder schwankende Temperatur anzeigt.

Um diesen Effekt zu minimieren, muss am Messgerät die reflektierte Umgebungstemperatur (Hintergrundstrahlung) kompensiert werden. In der Praxis versucht man zudem, durch die Wahl einer kurzen Messwellenlänge den Einfluss der Reflexion zu verringern oder die Oberfläche durch matte Beschichtungen (Lacke, Klebeband) künstlich zu „schwärzen“, um den Emissionsgrad zu erhöhen und die Reflexion fast vollständig zu eliminieren. Nur so ist eine präzise berührungslose Temperaturmessung möglich.

Transimssion

In der Infrarot-Messtechnik beschreibt die Transmission ( $\tau$ ), welcher Anteil der Wärmestrahlung ein Objekt ungehindert durchdringt.

Die meisten festen Körper sind für Infrarotstrahlung undurchlässig ( $\tau = 0$ ). Eine Ausnahme bilden Materialien wie Glas, Kunststofffolien oder spezielle Kristalle (z. B. Germanium). Bei diesen Stoffen misst ein Sensor nicht nur die Oberflächentemperatur, sondern auch die Strahlung von Objekten, die hinter dem Material liegen. Für präzise Messungen müssen daher Sensoren mit speziellen Wellenlängen gewählt werden, bei denen das Material eine geringe Transmission aufweist.

Spektralbereich

In der Infrarot-Messtechnik ist der Spektralbereich der Teil des elektromagnetischen Spektrums, der für die Temperaturmessung genutzt wird. Er schließt an das sichtbare Licht an und reicht von etwa 0,7 µm bis 14 µm.

Die Wahl des richtigen Bereichs ist entscheidend für die Messgenauigkeit:

Kurze Wellenlängen (0,8–2,3 µm): Ideal für Metalle und hohe Temperaturen, da sie Messfehler durch falsch eingestellte Emissionsgrade minimieren.
Mittlere Wellenlängen (ca. 5 µm): Speziell für Messungen an Glasoberflächen.
Lange Wellenlängen (8–14 µm): Standard für Nichtmetalle und allgemeine Anwendungen bei niedrigen Temperaturen.

Messfeld Messabstand

Das Messfeld (Spot size) ist der Bereich, den ein Infrarot-Thermometer zur Temperaturermittlung erfasst. Seine Größe hängt direkt vom Messabstand und der Optik des Geräts ab.

Die Optik wird oft als Verhältnis (z. B. 15:1) angegeben: Bei 15 cm Abstand beträgt der Messfleck 1 cm Durchmesser. Für präzise Ergebnisse muss das Messobjekt immer größer als dieser Messfleck sein, da sonst die Hintergrundstrahlung das Ergebnis verfälscht. Ein Laserpointer hilft meist beim Visieren, markiert aber oft nur die Mitte oder den Rand des Feldes.

Quotienten-Pyrometer

Ein ratiometrischer Sensor, auch Quotienten-Pyrometer genannt, misst die Temperatur eines Objekts durch die Auswertung der Infrarotstrahlung bei zwei unterschiedlichen, eng beieinander liegenden Wellenlängen. Im Gegensatz zu Standard-Pyrometern, die nur die absolute Intensität der Strahlung messen, berechnet dieser Sensor das Verhältnis (die Ratio) dieser beiden Signale.

Dieser Ansatz bietet enorme Vorteile in schwierigen Industrieumgebungen: Da das Temperaturergebnis aus dem Verhältnis gebildet wird, haben Faktoren, die die Strahlungsintensität insgesamt abschwächen, kaum Einfluss auf die Messgenauigkeit. Dazu gehören beispielsweise Staub, Dampf, Rauch oder verschmutzte Schutzfenster in der Sichtlinie. Auch wenn das Messobjekt kleiner als das Messfeld ist oder sich der Emissionsgrad während des Prozesses ändert (solange er sich bei beiden Wellenlängen proportional gleich verhält), bleibt das Messergebnis stabil.

Diese Sensoren sind daher ideal für Prozesse wie das Gießen von Metallen, Induktionserwärmung oder Messungen in Öfen, bei denen herkömmliche Infrarot-Thermometer durch Sichtbehinderungen versagen würden. Sie sind zwar technisch aufwendiger und teurer, bieten aber die höchste Zuverlässigkeit bei schwankenden Bedingungen.