Jeder Körper sendet, neben anderen elektromagnetische Wellen, Wärmestrahlung, deren Intensität von seiner Temperatur abhängt. Diese Strahlung wird mit dem IR-Thermometer erfasst und ausgewertet. Ähnlich einem Fotoapparat bündelt die Linse die von einem Körper abgestrahlten elektromagnetischen Wellen und leitet diese auf eine lichtempfindliche Schicht. Dort erfolgt die Umwandlung in ein Signal, das durch eine entsprechende Elektronik als Temperatur angezeigt wird.
Bei der Infrarot-Messtechnik werden also Wärmestrahlen, die von der Oberfläche des Messobjektes ausgehen, erfasst und gemessen. Daher sind einige Besonderheiten zu beachten, um Messfehler zu vermeiden: Das sind in erster Linie
Die optische Auflösung beschreibt den Durchmesser des Messflecks, der in Abhängigkeit des Abstands des Thermometers zum Objekt entsteht. Es wird auch als 'Verhältnis von Abstand zu Messfleckdurchmesser', 'Sichtfeld' oder 'Messkegelverhältnis' bezeichnet und wird mit x:1 angegeben, wobei x den Abstand darstellt und 1 den Messfleck.
Die Auflösung eines IR-Thermometers mit einem Verhältnis von 4:1 ist meist zu grob um die Temperatur eines 1m entfernten Objekts zu messen, denn der Messfleckdurchmesser ist dann schon 25cm (100cm/4), während der Durchmesser bei einem 10:1 Gerät nur noch 10cm (100cm/10) beträgt und, wie auch in der Grafik oben gezeigt, bei 50cm Abstand nur 5cm. Siehe auch Tabelle Messfleckdurchmesser in Abhängigkeit von Abstand und Messkegelverhältnis
Überlegen Sie daher vor dem Kauf, wofür Sie das Infrarot-Thermometer einsetzen möchten, und erwerben Sie dann ein Gerät, das die entsprechende optische Auflösung für die Anwendung bietet. Viele fehlerhafte Messwerte entstehen, weil unwissentlich eine größere Fläche als das gemessene Objekt erfasst wird.
Der Emissionsfaktor beschreibt die Fähigkeit eines Gegenstandes, Energie im Infrarot-Bereich abzustrahlen. Der Emissionsfaktor wird vom Material, aus dem der Gegenstand besteht, und seiner Oberflächenbeschaffenheit bestimmt. Die Werte können von kleiner 0,1 bei einem hoch reflektierenden Körper wie poliertem Metall bis zu 1,0 bei einem idealen schwarzen Körper reichen. Anders ausgedrückt, kann der Emissionsfaktor mit dem Reflexionsvermögen oder dem Glanz einer Oberfläche verglichen werden. Materialien wie weichgezogene Kupferdrähte erscheinen selbst unter dem Mikroskop glatt und glänzend, obwohl sie mit bloßem Auge matt aussehen, während andere Objekte wie Lackfarbe porös aussehen, obwohl sie mit bloßem Auge glänzend wirken. Poröse Gegenstände haben einen relativ hohen Emissionsfaktor (i.d.R. von 0,7 bis 0,98), während glänzende einen niedrigen Emissionsfaktor (i.d.R. unter 0,2) haben. Letztere reflektieren Infrarot-Energie von den umgebenden Gegenständen, wodurch die vom gemessenen Objekt abgestrahlte Infrarot-Energie abgeschwächt wird. Ein poröser Körper absorbiert in der Regel die umgebende Infrarot-Energie und strahlt dadurch seine eigene Infrarot-Energie ungeschwächt ab (wie ein schwarzer Körper).
Infrarot-Messgeräte bei denen die Emissivität nicht einstellbar ist, haben i.d.R. einem Emissionsfaktor von 0,95. Um einen effektiven tatsächlichen Temperaturmesswert zu erhalten, muss die gemessene Oberfläche einen Emissionsfaktor um 0,95 haben. Mit anderen Worten: nur die Messung einer Oberfläche, die nicht hoch reflektierend ist, führt zu einem genauen Messwert. Verwenden Sie daher für glänzende Oberflächen eine Schicht schwarzer Farbe, Isolierband oder Permanentmarker, um die Reflexion zu verringern. Wenn ein Infrarot-Messgerät mit einem festen Emissionsfaktor von 0,95 für die Messung eines Objektes verwendet wird, dessen Emissionsfaktor erheblich von 0,95 abweicht, ist das Ergebnis folgendermaßen fehlerhaft:
Zur Tabelle mit Emissionsfaktoren einiger Materialien
Material | Temperatur °C | Emissionsfaktor e | |
Aluminium | Hochglanzpoliert | 50°C bis 100°C | 0,01 |
poliert | 50°C bis 100°C | 0,04 bis 0,06 | |
rauhe Oberfläche | 20°C bis 50°C | 0,06 bis 0,07 | |
stark oxidiert | 50°C bis 500°C | 0,2 bis 0,3 | |
eloxiert | 100°C | 0,55 | |
Aluminiumbronze | 20°C | 0,6 | |
Aluminiumoxid, Aluminiumpuder | 0,16 | ||
Asbest | Tafel | 20°C | 0,96 |
Papier | 40°C bis 400°C | 0,93 bis 0,95 | |
Asphalt | 0,9 bis 0,98 | ||
Straßenbelag | 0,9 | ||
Beton | glatt | 0,63 | |
gegossen, roh | 0,53 | ||
Bitumen | flüssig | 0,99-1,0 | |
flächig | 0,96 | ||
Blei | grau, oxidiert | 20°C | 0,28 |
bei 200°C oxidiert | 200°C | 0,63 | |
rot, Pulver | 100°C | 0,93 | |
Bleisulfat, Pulver | 0,13 bis 0,22 | ||
Bronze | poliert | 50°C | 0,1 |
porös und rauh | 50°C bis 150°C | 0,55 | |
Chrom | poliert | 50°C | 0,1 |
poliert | 500°C bis 1000°C | 0,28 bis 0,38 | |
Draht, rein | 50°C | 0,65 | |
Draht, rein | 500°C bis 1000°C | 0,71 bis 0,79 | |
Draht, oxidiert | 50°C bis 500°C | 0,95 bis 0,98 | |
Ebonit | 0,89 | ||
Eis | mit starkem Frost bedeckt | 0°C | 0,98 |
glatt | -10-0°C | 0,97 | |
Eisen | mit rotem Rost | 20°C | 0,61 bis 0,85 |
elektrolytisch poliert | 175°C bis 225°C | 0,05bis 0,06 | |
bearbeitet mit Schleifpapier | 20°C | 0,24 | |
oxidiert | 100°C | 0,74 | |
oxidiert | 125°C bis 525°C | 0,78 bis 0,82 | |
heiß gewalzt | 20°C | 0,77 | |
heiß gewalzt | 130°C | 0,6 | |
Glas | 20°C bis 100°C | 0,94 bis 0,91 | |
250°C bis 1000°C | 0,87 bis 0,72 | ||
1100°C bis 1500°C | 0,7 bis 0,67 | ||
Tafelglas, 6 mm dick | -60 bis 0 | 0,91 | |
Tafelglas, 6 mm dick | 60-120 | 0,92 | |
mattiert | 20°C | 0,96 | |
Glimmer | dicke Schicht | 0,72 | |
Gips | 20°C | 0,8 bis 0,9 | |
Gummi | hart | 20°C | 0,95 |
weich, grau, rauh | 20°C | 0,86 | |
Gusseisen | gegossen | 50°C | 0,81 |
1000°C | 0,95 | ||
flüssig | 1300°C | 0,28 | |
bei 600°C oxidiert | 200°C bis 600°C | 0,64 bis 0,78 | |
poliert | 200°C | 0,21 | |
Holz und Holzwerkstoffe | Buche, Eiche | 20 bis 70°C | 0,8 bis 0,9 |
Sperrholz | 0,8 | ||
Holzkohle | Pulver | 0,96 | |
Kalk | 0,3 bis 0,4 | ||
Kohle | Heizdraht | 1000°C bis 1400°C | 0,53 |
gereinigt (0,9% Asche) | 100°C bis 600°C | 0,81 bis 0,79 | |
150 | 0,81 | ||
Kupfer | presspoliert | 20°C | 0,07 |
elektrolytisch poliert | 80°C | 0,018 | |
elektrolytisch pulverisiert | 0,76 | ||
0,13 bis 0,15 | 1100°C bis 1300°C | ||
oxidiert | 50°C | 0,6 bis 0,7 | |
oxidiert und schwarz | 5°C | 0,88 | |
Lack | Bakelit | 80°C | 0,93 |
schwarz, matt | 40°C bis 100°C | 0,96 bis 0,98 | |
schwarz, hochglänzend, auf Eisen gespritzt | 20°C | 0,87 | |
hitzebeständig | 100°C | 0,92 | |
weiß | 40°C bis 100°C | 0,80 bis 0,95 | |
Emaillelack, weiß | 20 | 0,91 | |
Heizkörperlack | 70 | 0,91-0,93 | |
Lampe schwarz | 20°C bis 400°C | 0,95 bis 0,97 | |
Marmor | gräulich poliert | 20°C | 0,93 |
Messing | matt, beschlagen | 20°C bis 350°C | 0,22 |
oxidiert bei 600°C | 200°C bis 600°C | 0,59 bis 0,61 | |
poliert | 200°C | 0,03 | |
bearbeitet mit Schleifpapier | 20°C | 0,2 | |
Molybdän | 600°C bis 1000°C | 0,08 bis 0,13 | |
Heizdraht | 700°C bis 2500°C | 0,10 bis 0,30 | |
Nickel | absolut rein, poliert | 100°C | 0,045 |
absolut rein, poliert | 200°C bis 400°C | 0,07 bis 0,09 | |
bei 600°C oxidiert | 200°C bis 600°C | 0,37 bis 0,48 | |
Draht | 200°C bis 1000°C | 0,1 bis 0,2 | |
Nickel oxidiert | 500°C bis 650°C | 0,52 bis 0,59 | |
Nickel oxidiert | 1000°C bis 1250°C | 0,75 bis 0,86 | |
Papier | schwarz | 0,90 | |
schwarz, matt | 0,94 | ||
grün | 0,85 | ||
rot | 0,76 | ||
weiß | 20°C | 0,7 bis 0,9 | |
weiß, matt | 95 | 0,92 | |
gelb | 0,72 | ||
Platin | 1000°C bis 1500°C | 0,14 bis 0,18 | |
rein poliert | 200°C bis 600°C | 0,05 bis 0,10 | |
Streifen | 900°C bis 1100°C | 0,12 bis 0,17 | |
Draht | 50°C bis 200°C | 0,06 bis 0,07 | |
Draht | 500°C bis 1000°C | 0,10 bis 0,16 | |
Porzellan | glasiert | 20°C | 0,92 |
weiß, glänzend | 0,7 bis 0,75 | ||
Putz | Kalkputz, rauh | 0,9 bis 0,92 | |
Mauerwerk verputzt | 0,94 | ||
Quecksilber | rein | 0°C bis 100°C | 0,09 bis 0,12 |
Sand | 0,6 | ||
Schlacke | Heizkessel | 0°C bis 100°C | 0,97 bis 0,93 |
Heizkessel | 200°C bis 500°C | 0,89 bis 0,78 | |
Heizkessel | 600°C bis 1200°C | 0,76 bis 0,70 | |
Schmiergel | grob | 80°C | 0,85 |
Schnee | 0,80 | ||
Silizium | Granulatpulver | 0,48 | |
Silizium, Pulver | 0,30 | ||
Silber | rein poliert | 200°C bis 600°C | 0,02 bis 0,03 |
Stahl | Legierung (8% Nickel, 18% Chrom) | 500°C | 0,35 |
galvanisiert | 20°C | 0,28 | |
oxidiert | 200°C bis 600°C | 0,80 | |
stark oxidiert | 50°C | 0,88 | |
stark oxidiert | 500°C | 0,98 | |
frisch gewalzt | 20°C | 0,24 | |
rauhe, ebene Fläche | 50°C | 0,95 bis 0,98 | |
rostig, rot | 20°C | 0,69 | |
Blech | 950°C bis 1100°C | 0,55 bis 0,61 | |
Blech, Nickelbeschichtet | 20°C | 0,11 | |
Blech, poliert | 750°C bis 1050°C | 0,52 bis 0,56 | |
Blech, gewalzt | 50°C | 0,56 | |
rostfrei, gewalzt | 700°C | 0,45 | |
rostfrei, sandgestrahlt | 700°C | 0,70 | |
Stoff | schwarz | 20°C | 0,98 |
Stucco | rauh, gebrannt | 10°C bis 90°C | 0,91 |
Teer | 0,79 bis 0,84 | ||
Teerpapier | 20°C | 0,91 bis 0,93 | |
Titan | bei 540°C oxidiert | 200°C | 0,40 |
bei 540°C oxidiert | 500°C | 0,50 | |
bei 540°C oxidiert | 1000°C | 0,60 | |
poliert | 200°C | 0,15 | |
poliert | 500°C | 0,20 | |
poliert | 1000°C | 0,36 | |
Ton | gebrannt | 70°C | 0,91 |
Wasser | Schicht auf Metalloberfläche | 20°C | 0,98 |
Schicht > 0,1mm | 0°C bis 100°C | 0,95 bis 0,98 | |
Wolfram | 200°C | 0,05 | |
600°C bis 1000°C | 0,1 bis 0,16 | ||
Heizdraht | 3300°C | 0,39 | |
Zement | 0,96 | ||
Ziegel | rot, uneben | 20°C | 0,88 bis 0,93 |
Schamotte | 20°C | 0,85 | |
Schamotte | 1000°C | 0,75 | |
Schamotte | 1200°C | 0,59 | |
feuerbeständig | 1000°C | 0,46 | |
feuerbeständig, stark gestrahlt | 500°C bis 1000°C | 0,80 bis 0,90 | |
feuerbeständig, schwach gestrahlt | 500°C bis 1000°C | 0,65 bis 0,75 | |
Silizium (95% SiO2) | 1230°C | 0,66 | |
Zink | bei 400°C oxidiert | 400°C | 0,11 |
oxidierte Oberfläche | 1000°C bis 1200°C | 0,50 bis 0,60 | |
poliert | 200°C bis 300°C | 0,04 bis 0,05 | |
Blech | 50°C | 0,20 | |
Zinn | presspoliert | 20°C bis 50°C | 0,04 bis 0,06 |
Die folgende Tabelle kann mit mm oder cm als Maßeinheit verwendet werden. Z.B. Abstand 10mm: Messfleck 1mm bei 10:1, oder 10cm: Messfleck 1cm bei 10:1.
Abstand zum Objekt | Durchmesser des Messflecks bei Auflösung von | ||||||||
4:1 | 6:1 | 8:1 | 10:1 | 12:1 | 14:1 | 16:1 | 18:1 | 20:1 | |
5 | 1,3 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
10 | 2,5 | 1,7 | 1,3 | 1,0 | 0,8 | 0,7 | 0,6 | 0,6 | 0,5 |
15 | 3,8 | 2,5 | 1,9 | 1,5 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,8 | 0,8 |
20 | 5,0 | 3,3 | 2,5 | 2,0 | 1,7 | 1,4 | 1,3 | 1,1 | 1,0 |
25 | 6,3 | 4,2 | 3,1 | 2,5 | 2,1 | 1,8 | 1,6 | 1,4 | 1,3 |
30 | 7,5 | 5,0 | 3,8 | 3,0 | 2,5 | 2,1 | 1,9 | 1,7 | 1,5 |
35 | 8,8 | 5,8 | 4,4 | 3,5 | 2,9 | 2,5 | 2,2 | 1,9 | 1,8 |
40 | 10,0 | 6,7 | 5,0 | 4,0 | 3,3 | 2,9 | 2,5 | 2,2 | 2,0 |
45 | 11,3 | 7,5 | 5,6 | 4,5 | 3,8 | 3,2 | 2,8 | 2,5 | 2,3 |
50 | 12,5 | 8,3 | 6,3 | 5,0 | 4,2 | 3,6 | 3,1 | 2,8 | 2,5 |
55 | 13,8 | 9,2 | 6,9 | 5,5 | 4,6 | 3,9 | 3,4 | 3,1 | 2,8 |
60 | 15,0 | 10,0 | 7,5 | 6,0 | 5,0 | 4,3 | 3,8 | 3,3 | 3,0 |
65 | 16,3 | 10,8 | 8,1 | 6,5 | 5,4 | 4,6 | 4,1 | 3,6 | 3,3 |
70 | 17,5 | 11,7 | 8,8 | 7,0 | 5,8 | 5,0 | 4,4 | 3,9 | 3,5 |
75 | 18,8 | 12,5 | 9,4 | 7,5 | 6,3 | 5,4 | 4,7 | 4,2 | 3,8 |
80 | 20,0 | 13,3 | 10,0 | 8,0 | 6,7 | 5,7 | 5,0 | 4,4 | 4,0 |
85 | 21,3 | 14,2 | 10,6 | 8,5 | 7,1 | 6,1 | 5,3 | 4,7 | 4,3 |
90 | 22,5 | 15,0 | 11,3 | 9,0 | 7,5 | 6,4 | 5,6 | 5,0 | 4,5 |
95 | 23,8 | 15,8 | 11,9 | 9,5 | 7,9 | 6,8 | 5,9 | 5,3 | 4,8 |
100 | 25,0 | 16,7 | 12,5 | 10,0 | 8,3 | 7,1 | 6,3 | 5,6 | 5,0 |
105 | 26,3 | 17,5 | 13,1 | 10,5 | 8,8 | 7,5 | 6,6 | 5,8 | 5,3 |
110 | 27,5 | 18,3 | 13,8 | 11,0 | 9,2 | 7,9 | 6,9 | 6,1 | 5,5 |
115 | 28,8 | 19,2 | 14,4 | 11,5 | 9,6 | 8,2 | 7,2 | 6,4 | 5,8 |
120 | 30,0 | 20,0 | 15,0 | 12,0 | 10,0 | 8,6 | 7,5 | 6,7 | 6,0 |
125 | 31,3 | 20,8 | 15,6 | 12,5 | 10,4 | 8,9 | 7,8 | 6,9 | 6,3 |
130 | 32,5 | 21,7 | 16,3 | 13,0 | 10,8 | 9,3 | 8,1 | 7,2 | 6,5 |
135 | 33,8 | 22,5 | 16,9 | 13,5 | 11,3 | 9,6 | 8,4 | 7,5 | 6,8 |
140 | 35,0 | 23,3 | 17,5 | 14,0 | 11,7 | 10,0 | 8,8 | 7,8 | 7,0 |
145 | 36,3 | 24,2 | 18,1 | 14,5 | 12,1 | 10,4 | 9,1 | 8,1 | 7,3 |
150 | 37,5 | 25,0 | 18,8 | 15,0 | 12,5 | 10,7 | 9,4 | 8,3 | 7,5 |
155 | 38,8 | 25,8 | 19,4 | 15,5 | 12,9 | 11,1 | 9,7 | 8,6 | 7,8 |
160 | 40,0 | 26,7 | 20,0 | 16,0 | 13,3 | 11,4 | 10,0 | 8,9 | 8,0 |
165 | 41,3 | 27,5 | 20,6 | 16,5 | 13,8 | 11,8 | 10,3 | 9,2 | 8,3 |
170 | 42,5 | 28,3 | 21,3 | 17,0 | 14,2 | 12,1 | 10,6 | 9,4 | 8,5 |
175 | 43,8 | 29,2 | 21,9 | 17,5 | 14,6 | 12,5 | 10,9 | 9,7 | 8,8 |
180 | 45,0 | 30,0 | 22,5 | 18,0 | 15,0 | 12,9 | 11,3 | 10,0 | 9,0 |
185 | 46,3 | 30,8 | 23,1 | 18,5 | 15,4 | 13,2 | 11,6 | 10,3 | 9,3 |
190 | 47,5 | 31,7 | 23,8 | 19,0 | 15,8 | 13,6 | 11,9 | 10,6 | 9,5 |
195 | 48,8 | 32,5 | 24,4 | 19,5 | 16,3 | 13,9 | 12,2 | 10,8 | 9,8 |
200 | 50,0 | 33,3 | 25,0 | 20,0 | 16,7 | 14,3 | 12,5 | 11,1 | 10,0 |