Infrarotthermometer / IR-Thermometer

Objekte und Substanzen die uns umgeben, strahlen Energie in die Umgebung ab. Dies gilt nicht nur für solche Objekte bei denen wir die Wärmestrahlung empfinden können, wie bei der Sonne, einem Heizkörper oder einem frisch aufgebrühten Kaffee, sondern für jede Substanz, die wärmer ist als null Kelvin – also minus 273,15 Grad Celsius. Die Menge der ausgestrahlten Energie wächst dabei proportional zur vierten Potenz der aktuellen Temperatur des Objekts. Dieses Wissen bildet die Grundlage für die Infrarot-Temperaturmessung.

Infrarotthermometer haben ein breites Anwendungsspektrum. Deshalb werden sie in vielen verschiedenen Konfigurationen produziert, die sich in Optik, Technologie, Elektronik, Größe, Funktionalität und Gehäuseausführung unterscheiden. Prinzipiell wird aber bei jedem IR-Thermometer oder IR-Temperatursensor die Infrarotstrahlung über optische Linsen und Filter zu einem Detektor geleitet, dort erfasst und anschließend über elektronische Bauteile umgewandelt und weitergeleitet.

Mit dem Emissionsfaktor tritt allerdings eine Variable auf, die die Auswertung der Messergebnisse für einige Oberflächen erschwert. Der Emissionsfaktor ist definiert als das Maß für das Verhältnis der Strahlungen, die ein Graukörper und ein Schwarzkörper bei gleicher Temperatur abgeben. Einige Infrarotthermometer geben die Temperaturen nur für den fest eingestellten Emissionsfaktor 0,95 an, viele Modelle bieten aber die Möglichkeit den Emissionswert über das Gerätemenü zu wählen.

Ein Infrarotthermometer misst stets die Oberflächentemperatur. Diese Temperatur an der Oberfläche kann aus verschiedenen Gründen deutlich niedriger, aber auch höher als die Temperatur in tiefergelegenen Schichten des Objektes sein. Bei hochglänzenden Oberflächen können außerdem Reflexionen und Spiegelungen auftreten, die die Messergebnisse verfälschen.

Infrarotthermometer bieten sich durch die berührungslose und schnelle Messung für unterschiedlichste Einsatzbereiche an, bei denen sich die Anforderungen teilweise stark unterscheiden. Zum Beispiel werden Oberflächentemperaturen an Bauwerken, aber auch von Lebewesen, von stehenden oder bewegten Maschinenteilen und von Produkten und Materialien im Produktionsprozess bestimmt.

Auch Messungen aus größerer Entfernung oder an korrosiven oder sehr heißen Materialien sind kein Problem, wenn das verwendete Infrarotthermometer die dafür passenden Spezifikationen besitzt. Die nachfolgenden Abschnitte gehen auf folgende wichtige Merkmale ein, die bei der Geräteauswahl beachtet werden sollten:

• mobiler oder stationärer Einsatz
• Messbereich • Genauigkeit
• Messrate/Ansprechzeit
• Emissionsgrad • Messfleckverhältnis
• Visierhilfe
• Messwertspeicher und Schnittstellen
• zusätzliche Sensoren
• Auswertefunktionen

Mobile oder stationäre Messung
Infrarotthermometer für stationäre Messungen werden für längere Zeit zur Kontrolle einer Messstelle fixiert und bestimmen dort kontinuierlich die Temperatur. Oft geben sie die Werte analog oder digital an ein Prozessleitsystem oder einen Regler weiter und werden über ein Kabel mit der nötigen Betriebsspannung versorgt. Mobile Infrarotthermometer sind durch Batterien ortsunabhängig. Im Gegensatz zu den stationären Modellen verfügen die mobilen fast immer über eine Visierhilfe und eine digitale Anzeige für die gemessene Temperatur.

Messbereich und Genauigkeit
Jedes Infrarotthermometer ist auf die Messung eines bestimmten Temperaturmessbereiches ausgelegt. Beispielsweise sind viele Modelle mit Messbereichen von -30 °C bis 500 °C verfügbar, andere decken einen Temperaturbereich von – 50 °C bis 1.850 °C ab. Innerhalb des jeweiligen Messbereiches gibt es meist Teilbereiche mit unterschiedlicher Genauigkeit. Beim Vergleich verschiedener Modelle sollte unbedingt darauf geachtet werden, dass die Genauigkeit ausreicht für den Temperaturbereich, der für die vorgesehene Anwendung relevant ist.

Messrate oder Ansprechzeit
Eine hohe Messrate bzw. eine kurze Ansprechzeit der Infrarotthermometer ist vor allem wichtig, wenn es um die Messung von Objekten geht, die sich aus dem Sichtbereich bewegen oder dann, wenn Temperaturänderungen sehr detailliert erfasst werden sollen. Bei hoher Messrate des Sensors muss gewährleistet sein, dass auch die Übertragungs- und Speicherrate entsprechend hoch ist. Ansprechzeiten von 150 Millisekunden sind inzwischen bei vielen Gerätetypen Standard.

Fester oder wählbarer Emissionsgrad
Bei der Messung der Temperatur mit einem Infrarotthermometer ist es wichtig, zu berücksichtigen, dass der Messwert durch die Eigenschaften von Material und Oberfläche des Messobjekts beeinflusst wird. Dies kann über einen Faktor - den Emissionsgrad oder Emissionsfaktor – ausgeglichen werden. Infrarotthermometer bei denen der Emissionsgrad nicht eingestellt werden kann, sind entweder auf den Faktor 0,95 oder auf den Faktor für die spezielle Anwendung eingestellt. Gerätemodelle mit verstellbarem Emissionswert bieten meist die Möglichkeit, Werte zwischen 0,1 und 1,0 oder 0,3 und 1,0 einzustellen. Ist der korrekte Faktor nicht bekannt, kann er meist durch Vergleichsmessungen ermittelt oder aus Tabellen entnommen werden.

Messfleckverhältnis
Jedes Infrarotthermometer besitzt eine Optik mit einem bestimmten Messfleckverhältnis. Dieses gibt an welche Entfernung die Optik des Geräts von der Messstelle haben muss, um eine bestimmte Größe der Messflecks zu erreichen. Dabei steht die erste Zahl für die Entfernung und die zweite Zahl für den Durchmesser des Messflecks. Ein Messfleckverhältnis von 8:1 bedeutet, dass bei acht Zentimeter Abstand der Messfleck einen Durchmesser von einem Zentimeter hat. Für Messungen sehr kleiner Teile oder Messungen aus großer Entfernung gibt es Infrarotthermometer mit einem Messfleckverhältnis von 50:1, 60:1 aber auch mit 120: 1 oder sogar 300:1. Nur wenige spezielle Modelle bieten die Möglichkeit, den Messfleck bei gleicher Entfernung zu verkleinern oder zu vergrößern.

Visierhilfe
Infrarote Strahlung ist nicht sichtbar. Um zu gewährleisten, dass die Oberflächentemperatur an der richtigen Stelle gemessen wird, gibt es Visierhilfen. Fast alle mobil einsetzbaren Infrarotthermometer bieten dazu sichtbare Lasermarkierungen an. Die einfachste Form ist ein einfacher Laserpunkt. Besser ist ein Kreuzlaser mit zwei sichtbaren Punkten. Die beiden Punkte verändern ihren Abstand zueinander, wenn die Entfernung des Thermometers zur Messstelle geändert wird. Der Abstand der Laserpunkte zeigt die Größe des Messflecks an. Kreislaser zeigen als Visierhilfe noch klarer die Größe des Messflecks auf der Oberfläche des Objekts an. Infrarotthermometer mit sehr großem Messfleckverhältnis verfügen darüber hinaus über zusätzliche Kontrolleinrichtungen wie ein Zielfernrohr und lassen sich auf Stativen montieren.

Speicher und Schnittstellen
Einige Infrarotthermometer bieten die Möglichkeit, die Messwerte in einem internen Speicher abzulegen oder über Bluetooth an Mobilgeräte zu senden. Die im Gerät gespeicherten Werte können meist direkt in elektronischer Form auf einen Computer übertragen werden. Die Datenschnittstelle ist oft eine USB-Schnittstelle oder die Daten werden direkt auf einer SD-Speicherkarte abgelegt. Infrarotthermometer zum Festeinbau besitzen häufig analoge oder Schaltschnittstellen mit denen Prozesse gesteuert werden können.

Zusätzliche Sensoren
Für einige Anwendungen ist es zweckmäßig, wenn im Gerät zusätzlich auch andere Sensoren verbaut sind. Häufig werden zum Beispiel Infrarotthermometer eingesetzt, die auch einen Anschluss für Thermoelemente vom Typ K zur Kontaktmessung der Temperatur haben. Auch Modelle mit zusätzlichen Sensoren zur Messung von Lufttemperatur und Luftfeuchte bieten gegenüber der Verwendung mehrerer Geräte in einigen Einsatzfällen deutliche Vorteile.

Auswertefunktionen
Infrarotthermometer können nicht nur messen, sondern, wenn sie mit entsprechenden Funktionen ausgestattet sind, den Messwert auch mit vorgegebenen oder frei gewählten Grenzwerten vergleichen. Bei Über- oder Unterschreitung werden dann optische oder akustische Alarme oder Schaltschnittstellen ausgelöst. Auch Maximaltemperaturen, Minimaltemperaturen und Durchschnittswerte können ermittelt und sofort angezeigt werden.

Infrarotthermometer können nach festgelegten Regeln kalibriert werden. Wenn die Ergebnisse und Bedingungen der durchgeführten Prüfungen durch ein ISO Kalibrierzertifikat oder DAkkS Kalibrierzertifikat bescheinigt werden, ist das Gerät zertifiziert. Damit wird bescheinigt, dass die Genauigkeit der Geräte auf nationale Normale rückführbar ist. Die Zertifikate enthalten außer den Geräte- und Testdaten auch das Datum der Kalibrierung und natürlich Angaben zum Verantwortlichen und dessen Qualifikation.

Viele Anwender möchten die zertifizierten Infrarotthermometer in ihren betriebsinternen ISO-Prüfmittelpool aufnehmen und wünschen dazu eine klare Zuordnungsmöglichkeit des Zertifikats zu ihrer Firma. Deshalb wird für viele neue Infrarotthermometer erst dann ein Kalibrierzertifikat erstellt, wenn eine entsprechende Bestellung vorliegt. Dieser Ablauf hat nicht nur den Vorteil, dass Kalibrierung und Zertifikat sehr aktuell sind, der Anwender kann so auch Einfluss darauf nehmen, für wie viele und welche Referenztemperaturen die Messgenauigkeit geprüft wird. Der Name und die Adressdaten des Auftraggebers werden im Zertifikat angegeben.

Da die Genauigkeit von Messgeräten durch verschiedene Einflüsse nachlassen kann, werden oft Kalibrierintervalle festgelegt. Zu den wichtigen Punkten die bei der Festlegung des Abstands zwischen zwei Kalibrierungen zu berücksichtigen sind zählen:

• die Messstabilität und Störanfälligkeit des Sensors
• die zulässige Abweichung
• die Auswirkungen von Messfehlern
• die Einsatzbedingungen  

Da nur der erste Punkt geräteabhängig ist und die anderen von der Anwendung bestimmt werden, liegt es in der Regel in der Verantwortung des Verwenders, das richtige Kalibrierintervall für seine Prüfmittel festzulegen und zu überwachen.

Welchen Einfluss haben die Wellenlängen NIR, MIR, FIR beim Infrarotthermometer?
Die Infrarotstrahlung kann weiter unterteilt werden in

Welche Messwellenlänge für eine Temperaturbestimmung mit dem Infrarotthermometer ideal ist, hängt vom jeweiligen Material und dem Temperaturbereich ab. Für Werte um die Raumtemperatur sind Wellenlängen im Mittleren Infrarot (MIR) meist am besten auswertbar. Während viele Infrarotthermometer ein relativ breites Spektrum von 8 bis 14 µm erfassen, wird für spezielle Materialien nur die Strahlung einer eng begrenzten Wellenlänge ausgewertet. Bei besonderen Anforderungen werden auch zwei oder mehr Wellenlängen separat gemessen, um trotz störenden Einflüssen präzise Messergebnisse erzielen zu können.

Kann ein Infrarotthermometer durch Glas hindurchmessen?
Mit einem IR-Thermometer, das Infrarotstrahlung im Bereich von 8 … 14 µm erfasst, ist es nicht möglich Infrarotstrahlung von Objekten zu messen, die sich hinter Glasscheiben befinden. Wenn in einem Ofen die Temperatur von erhitzten oder glühenden Materialien berührungsfrei gemessen werden soll, kann aber in der Ofenklappe oder in der die Gehäusewand des Ofens ein Infrarotsichtfenster eingebaut werden. Dieses Sichtfenster ist aus einem Material gefertigt, das durchlässig für bestimmte Wellenlängen der IR-Strahlung ist.

Industrieanwendungen
Stationäre Infrarotthermometer ermöglichen eine kontinuierliche Temperaturüberwachung sowohl zur Prozessautomatisierung als auch bei Prüfabläufen zur Qualitätssicherung oder zur Fehlersuche. Der Einsatz der digitalen Technik erlaubt nicht nur automatisierte Prozessabläufe, sondern auch Temperaturkontrollen und Auswertungen aus der Ferne. Je nach Anwendung werden dazu Miniaturmessköpfe oder anspruchsvolle IR-Thermokameras eingesetzt. Über passende Schnittstellen werden die Messdaten sofort weitergegeben.

Infrarotthermometer in der Industrie sind zuverlässige und kostengünstige Lösungen zur Temperaturmessung, die die schnelle, exakte und zuverlässige Ermittlung der Temperatur in thermischen Prozessen bei der industriellen Fertigung, Prüfung, Reinigung- oder Trocknung ermöglichen. Durch Verringerung von Ausschuss und Nacharbeiten und eine optimierte Energienutzung steigen Effektivität und Produktivität.

Einsatzgebiete Stahlproduktion und Stahlverarbeitung
Bei der Stahlherstellung können Infrarotthermometer in jeder Fertigungsstufe zur Überwachung der Temperatur eingesetzt werden. Sie erhöhen die Arbeitssicherheit und vereinfachen die Datenaufzeichnung. Die präzisen Temperaturmessungen zeigen fortlaufend mit hoher Genauigkeit an, ob die thermischen Prozesse wie vorgesehen ablaufen. In vielen Fertigungsschritten kann bei Abweichungen regulierend eingegriffen werden, damit der Stahl mit vertretbarem Energieaufwand die vorgegebenen metallurgischen Eigenschaften erhält. Der Einsatz der Infrarotthermometer garantiert die einfache Überwachung und Regelung der gewünschten Temperaturen. Dadurch kann die erforderliche Produktqualität oft mit geringerem Energieeinsatz erreicht werden.

Industrielle Wartung und Instandhaltung
Bei der Wartung von Maschinen und Anlagen ist übermäßige Erwärmung oft ein Anzeichen für Abnutzung oder Fehlstellung von Bauteilen. Bei Nichtbeachtung kann das dazu führen, dass Ausschuss produziert, Geräte beschädigt oder sogar Personen verletzt werden. Daher sind Temperaturmessungen Bestandteil vieler Inspektionen. Mit einem Infrarotthermometer kann dabei problemlos auch an bewegten Teilen laufender Maschinen gemessen werden.

Für regelmäßig ausgeführte Routineüberprüfungen werden meist mobile Infrarotthermometer eingesetzt. Wurden potenzielle oder akute Probleme entdeckt, können im laufenden Betrieb Korrekturen vorgenommen oder Reparaturen eingeplant werden, bevor Abschaltungen erforderlich sind. Fest installierte Gerätetypen werden dagegen eingesetzt, wenn die Temperatur an einer Maschine ständig überwacht werden muss, um bei Bedarf zu kühlen oder die Leistung zu drosseln.

Wartung an haustechnischen Anlagen und thermische Untersuchung von Gebäuden
Infrarotthermometer und Infrarotkameras können zur zerstörungsfreien Untersuchung von Klimaanlagen, Heizkesseln, elektrischen Systemen und an allen Arten von Baukörpern eingesetzt werden, um Temperaturunterschiede aufzudecken. Übermäßige Erwärmung oder fehlende Wärme an technischen Bauteilen, die Wärme übertragen sollen, sind immer Hinweise, denen nachgegangen werden sollte, damit es nicht zu größeren Schäden oder Ausfällen kommt.

An Baukörpern können durch die Untersuchung mit einem Infrarotthermometer nicht nur Wärmebrücken und tauwassergefährdete Bereiche identifiziert werden. Mit Wärmebildkameras ist es bei ausreichendem Temperaturgefälle auch möglich, schnell und ohne Berührung der Fläche, die Position von verdeckt liegenden Konstruktionselementen und Versorgungsleitungen sichtbar zu machen.

Die Messung von Temperaturen von Glas oder an Gläser bringt auf Grund der Reflektion und Transmission des Glases einige Schwierigkeiten mit sich. Um die Probleme bei der Messung mit einem Infrarotthermometer einzudämmen gibt es verschiedene Möglichkeiten die Messung der Temperatur durchzuführen.

Die erste Möglichkeit um die Temperatur mit einem IR-Thermometer zu messen ist, ein Infrarotthermometer zu verwenden, welches im Wellenlängenbereich bei 1,0 µm, 2,3 µm oder 3,9 µm liegt. Diese Wellenlängen ermöglichen es allerdings, dass nicht direkt die Oberflächentemperatur gemessen wird, sondern kurz unterhalb der Glasoberfläche. Wellenlängen der IR-Thermometer mit 5 µm und 7,9 µm stellen sicher, dass auch die Oberfläche gemessen wird. Nachteilig bei diesen Wellenlängenbereichen ist, dass die Temperatur des Glases sehr hoch sein muss. Es eignet sich also nicht für die Messung bei Temperaturmessungen im unteren Messbereich.

Eine zweite Variante zur Messung der Temperatur von Gläsern ist, ein Infrarotthermometer mit einer Wellenlänge von 8 … 14 µm zu nutzen. Hier besteht allerdings die Schwierigkeit, dass die Reflexion der Oberfläche durch das IR-Thermometer kompensiert werden muss. Häufig können dies nur sehr preisintensive Infrarotthermometer. Weiterhin ist darauf zu achten den Emmisionsgrad auf 0,85 einzustellen und das das Infrarotthermometer eine schnelle Ansprechzeit besitzt, da Glas auf Grund der schlechten thermischen Eigenschaften die Temperatur schnell ändern kann.

Um mit einem Infrarotthermometer mit einer Wellenlänge von 8 … 14 µm dennoch schnell und einfach die Oberflächentemperatur zu messen können sog. Emmsionsgradaufkleber aufgebracht werden. Diese Aufkleber besitzen einen Emmisionsgrad von 0,95. Sie werden einfach auf das Glas aufgeklebt. Nach einer gewissen Zeit hat der Aufkleber die Temperatur von dem Glas aufgenommen und es kann mit jedem herkömmlichen Laser Infrarotthermometer die Oberflächentemperatur gemessen werden. Es wird dann quasi die Temperatur von dem Glas gemessen. Dies ist eine schnelle, einfache und kostengünstige Methode die Glastemperatur berührungslos zu messen.

Elektroinstallationen spielen nicht nur im Industriebereich, sondern auch in vielen Bereichen des alltäglichen Lebens eine extrem wichtige Rolle. In jedem Haushalt gibt es elektrische Geräte und Anlagen, auf deren Funktion wir täglich angewiesen sind!

Um die reibungslose und sichere Funktion all dieser Elektrogeräte zu gewährleisten, um Brände, Kurzschlüsse und Schäden zu verhindern, sollte frühzeitig deren Zustand überprüft werden. In der Schwermetallindustrie z. B. sind Infrarot Thermometer in der Produktion und Weiterverarbeitung zwingend erforderlich, dienen dabei aber eher der Vorbeugung. Elektroinstallationen sind für uns nicht immer sichtbar. Meistens sind zumindest Teile davon versteckt und daher ist es sehr schwierig, festzustellen, ob ein Problem oder eine Störung bevorsteht. Selbst bei sichtbaren Teilen ist nicht immer zu erkennen, dass sich im Innern ein Problem anbahnt.

Strom erzeugt einen Temperaturanstieg. Mit diesem Wissen und den richtigen Geräten wie zum Beispiel einem Infrarotthermometer können größere Probleme, sowie Unkosten und Ausfälle oft vermieden werden, sofern diese durch Probleme mit den elektrischen Anlagen verursacht wurden. Einer der Hauptvorteile von Infrarot Thermometern ist die Möglichkeit, aus der Ferne zu messen, sodass ein direkter Kontakt mit Punkten oder Objekten, von denen Gefahren ausgehen, vermieden werden kann. Messungen gehen sehr schnell vonstatten und Hotspots, die höchstwahrscheinlich Probleme verursachen werden, können geortet werden, noch bevor ein Problem auftritt. Die Modelle unterscheiden sich in der Genauigkeit und weiteren Spezifikationen, aber alle Modelle sind normalerweise einfach zu bedienen, leicht und kompakt.

Wenn sich die zu messenden elektrischen Bauteile in einem Gehäuse befinden, ist es nicht immer notwendig, dieses zu entfernen, da die Temperatur an der Oberfläche im Zusammenhang mit der Temperatur im Gehäuse steht und schon ausreichend Rückschlüsse auf den Zustand im Innern zulässt. Ein Temperaturanstieg ist bei dauerhaft betriebenen Elektroinstallationen, Anschlüssen und Motoren für den Fachmann immer ein Hinweis darauf, dass dringend Maßnahmen erforderlich sind. Dabei sollte auf das Umfeld geachtet werden, in dem das Messobjekt betrieben wird. Ein Indikator für ein bestehendes Problem ist ein auffällig großer Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur und der Temperatur des Gerätes, der Steckdose, des Kabels, der Leitung, etc.

Für jedes elektrische Bauteil oder Gerät gibt es einen bestimmten Temperaturbereich, dessen Maximalwert nicht überschritten werden darf. Durch extreme Bedingungen können Fehlfunktionen und Ausfälle von Geräten und Anlagen verursacht werden. Wenn aber die Betriebsbedingungen denen des Herstellers entsprechen und das Infrarotthermometer einen Temperaturanstieg an der Oberfläche registriert, muss entweder ein Kabel oder die ganze Anlage genauer untersucht werden. All das macht dieses kleine Messgerät zu einem unersetzlichen Hilfsmittel, überall wo Elektrogeräte verwendet werden, vom Privathaushalt bis hin zu großen Industrieanlagen. Es hilft, herauszufinden, ob die Geräte den geltenden Bestimmungen und Normen entsprechen, Maschinenausfällen und –stillständen vorzubeugen und hohe Geld- und Zeitverluste zu vermeiden, die durch Reparaturen und die erneute Inbetriebnahme von Maschinen und Anlagen entstehen. Der wichtigste Faktor ist jedoch die Sicherheit, die ein IR Thermometer gewährleistet.

Die Überwachung und die Kontrolle von Produktions- und Weiterverarbeitungsprozessen spielen die wichtigste Rolle, wenn es darum geht, eine gute Qualität beim Endprodukt zu gewährleisten. Da viele dieser Prozesse unter erschwerten Bedingungen im Industrieumfeld stattfinden, müssen die eingesetzten Geräte nicht nur verlässlich und genau messen, sondern auch außerordentlich robust sein und unter extremen Bedingungen funktionieren.

Unabhängig von der Art des Metalls sollte klar sein, dass ein Kontaktthermometer zur Messung geschmolzener Metalle keinesfalls geeignet ist. In der Verarbeitung und Veredelung von Stahl, Eisen, Kupfer und anderen Metallen kann das Schmieden nur bei bestimmten Temperaturen stattfinden, die kontaktlos anhand eines Pyrometers gemessen werden können. Ein Pyrometer ist ein Infrarotthermometer zur kontaktlosen Messung.

Das Infrarotthermometer hat folgende Vorteile gegenüber herkömmlichen Thermometern: es misst die Temperatur von Teilen, die nicht ohne Weiteres erreichbar sind, die man nicht anfassen darf, die unter Druck stehen, es ist für sehr hohe Temperaturen geeignet, sowie für extrem schnelle Temperaturschwankungen usw.

Das Funktionsprinzip basiert auf der Emission von Infrarotstrahlen, deren Intensität von der Temperatur des zu messenden Materials abhängt. Ohne direkten Kontakt kann das Gerät aus der Ferne die Temperatur des anvisierten Bereichs messen. Die Messungen sind in Echtzeit und können sehr schnell durchgeführt werden.

Pyrometer unterscheiden sich im voreingestellten Emissionswert und in der Wellenlänge, auf die der Detektor des Geräts reagiert. Hochwertigere Pyrometer zur Messung sehr hoher Temperaturen haben eine kurze Wellenlänge. Dies hängt damit zusammen, dass mehr Emissionen in Richtung der Kurzwellen abgegeben werden, je höher die Temperatur ist.

Die Temperaturmessbereiche variieren sehr von Modell zu Modell. Daher sollte der Nutzer sich gut informieren, welches Gerät am Besten zu seiner Anwendung passt. Durch die Möglichkeit, eine Ober- und Untergrenze einzustellen, funktionieren manche Geräte komplett eigenständig und geben Alarmsignale aus, wenn die Temperatur des Messobjekts einen der Grenzwerte über- bzw. unterschreitet. Da es sich beim Pyrometer um ein kontaktloses Messgerät handelt, gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Ziel anzupeilen. Die einfacheren Geräte aus dem unteren Preissegment haben meist keine spezielle Zielvorrichtung und können nur auf kurze Distanzen messen.

Bei den komplexeren Geräten dagegen werden oft ein oder mehrere Lasterstrahlen verwendet. Nur ein Laserstrahl gewährleistet keine sehr hohe Genauigkeit, da dieser nur einen Punkt anvisiert. Dies macht einen sogenannter Parallaxenfehler sehr wahrscheinlich. Mehrere Laserstrahlen um die Linse des Geräts herum ermöglichen eine viel höhere Genauigkeit, da diese den zu messenden Bereich und nicht nur einen Punkt in Betracht ziehen. Wenn auf sehr heißen oder glühenden Oberflächen gemessen werden soll, kann ein optional erhältliches optisches Visier hilfreich sein, das besser sichtbar ist als ein Laserstrahl.

IR-Thermometer für hohe Temperaturbereiche finden vor Allem in der Überwachung technologischer Prozesse Anwendung, sowie in der Herstellung von Glas und Beton oder auch in der Wärmeenergietechnik.

Die Messdaten können im Gerät gespeichert und dann anhand von Schnittstellen direkt an einen Drucker übertragen werden.

Moderne Pyrometer für den rauen Industriealltag sind mit modernen elektrooptischen Systemen ausgestattet, die innerhalb von geschützten Gehäusen verbaut sind. Hierdurch werden gute Ergebnisse erzielt und eine lange Betriebsdauer ermöglicht.

Infrarotthermometer haben als Strahlungsthermometer einige Besonderheiten gegenüber Thermometern mit anderen Messprinzipien. Ein bedeutender Vorteil der Infrarotthermometer ist die Messung ohne Berührungskontakt des Sensors mit der Messstelle. Es besteht keinerlei Gefahr, dass die Messstelle bei der Messung durch Fremdpartikel verunreinigt oder in anderer Weise beeinträchtigt wird. Außerdem wird vermieden, dass dem Objekt bei der Messung über den Sensor Wärme zugeführt oder dass Wärme von ihm abgeleitet wird. Durch das kontaktlose Messprinzip ermöglichen die Infrarotthermometer die gefahrlose Temperaturermittlung auch bei:

- Objekten die schwer zugänglich für Kontaktthermometer sind,
- Oberflächen die sehr heiß sind,
- aggressiven Substanzen,
- Objekten, die unter Spannung stehen und
- Objekten, die sich bewegen.

Bei der Messung mit dem Infrarotthermometer müssen weder der Bediener noch das Messgerät bzw. dessen Sensor den von der Messstelle ausgehenden thermischen, chemischen oder mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Da der Sensor die auftreffende Infrarotstrahlung auswertet und sich nicht erst über Berührungskontakt der Temperatur der Messstelle angleichen muss, ist die Messung sehr schnell. Die Messzeiten liegen je nach Gerät zwischen zwei Millisekunden und einer Sekunde. Infrarotthermometer mit sehr kurzen Messzeiten können auch drastische Temperaturänderungen sehr detailliert erfassen. Ein Infrarotthermometer kann auf einen sehr großen Messbereich ausgelegt werden z. B. von +200 °C bis + 2.400 °C oder einen engeren Bereich zwischen – 100 °C und + 4000 °C abdecken.

Für Infrarotthermometer gibt es allerdings auch einige Einsatzbeschränkungen. Sie können nur die Infrarotstrahlung von Oberflächen erfassen, auf die der Sensor ausgerichtet ist. Die Messfläche muss mindestens so groß sein wie der Messfleck vom Infrarotthermometer, da sonst das Messergebnis durch die mit aufgenommene Wärmestrahlung der Umgebung verfälscht wird. Die Größe des Messflecks steigt mit der Entfernung zum Messobjekt. Das Verhältnis Abstand zu Messfleckdurchmesser ist abhängig von der Anordnung der optischen Elemente im Infrarotthermometer und kann zum Beispiel 8 : 1, 50 : 1 oder 120:1 betragen.

Für bestimmte Anwendungen, wie zum Beispiel bei Messungen zur Überwachung von Produktionsabläufen, gibt es auch Infrarotthermometer, deren Optik auf eine feste Entfernung ausgelegt ist. Hochglänzende Oberflächen sind mit Infrarotsensoren schwierig zu messen. Wenn möglich, sollte die vorgesehene Messstelle solcher Flächen mit einem Aufkleber versehen werden. Nachdem der Aufkleber die Temperatur der Oberfläche angenommen hat, kann die Stelle ohne störende Reflektionen gemessen werden. Eine weitere Schwierigkeit bei der Infrarotmessung sind die materialspezifischen Emissionsgrade. Bei der Mehrzahl der Infrarotthermometer kann der Emissionsgrad angepasst werden. Für einfache Messungen genügt es im Allgemeinen, den Emissionsgrad aus Tabellen zu verwenden. Für hochgenaue Messungen sollte der Emissionsgrad aber vorab durch Vergleichsmessung mit einem Kontaktthermometer ermittelt werden.

Schimmel benötigt ausreichend Feuchtigkeit, damit er wachsen und sich weiter ausbreiten kann. Deshalb sollten kritische Bereiche regelmäßig kontrolliert werden, um Schäden vorzubeugen. Viele Wohn-, Büro-, Lager- und Produktionsgebäude weisen konstruktionsbedingte Wärmebrücken auf, die besonders gefährdet sind für Feuchte und Schimmelbildung. Jede Wärmebrücke leitet Wärme ab und weist deshalb eine niedrigere Oberflächentemperatur auf, als die angrenzenden Flächen.

An den Wärmebrücken kann sich Wasser bilden, weil warme Luft Feuchte abgibt, wenn sie abkühlt. Dieses von der Luft abgegebene Wasser wird Tauwasser genannt, auch wenn es aus Wasserdampf und nicht aus gefrorenem Wasser entsteht. Die Temperatur, ab der Wasserdampf als flüssiges Wasser abgegeben wird, kann aus den aktuellen Luftfeuchte- und Temperaturwerten ermittelt werden. Sie wird Taupunkttemperatur oder kurz Taupunkt genannt.

Ein Infrarotthermometer, das zusätzlich mit Sensoren für Luftfeuchte und Raumtemperatur ausgestattet ist, kann gut zur Detektion von schimmelgefährdeten Bereichen eingesetzt werden. Viele der IR-Thermometer zeigen die Taupunkttemperatur sofort auf dem Display an. Der Nutzer muss diese Temperatur dann nur noch mit den per Infrarotsensor ermittelten Oberflächentemperaturen vergleichen.

Sehr praktisch dafür sind die Infrarotthermometer, die die gemessene IR-Temperatur direkt unter dem Taupunkt anzeigen. Bei anderen Modellen muss für den Taupunkt ein anderer Anzeigemodus gewählt werden. Die IR-Messung benötigt wenig Zeit und lediglich Sichtkontakt zu den Oberflächen, die geprüft werden sollen. Kritische Stellen können also ohne besondere Vorbereitungen schnell und problemlos kontrolliert werden.

Besonders praktisch für große Flächen mit unbekanntem Aufbau sind Infrarotthermometer, die Wärmebilder anzeigen können. Auf dem Bild einer Wärmebildkamera kann sofort die Lage und Größe von Bereichen mit abweichender Temperatur sowie die Temperaturabweichung zu den anderen Flächen erkannt werden. Die Abbildungen erlauben häufig auch Rückschlüsse darauf, was die Ursache der Wärmebrücke ist.

Alle gemessenen Oberflächentemperaturen sollten bei üblichem Raumklima einige Grad oberhalb der Taupunkttemperatur liegen. Dann besteht keine Gefahr, dass sich wegen Durchfeuchtung durch Tauwasser Schimmel an den Bauteilen bildet. Liegen Oberflächentemperaturen im Bereich oder unterhalb des Taupunktes, kann es zu Schimmelbildung kommen, wenn die Feuchtigkeit nicht schnell genug wieder abtrocknet.

Nicht immer ist das entstandene Tauwasser auf der Oberfläche zu sehen, wie bei Fensterglas, Fliesen oder anderen wasserundurchlässigen Materialien. Bei wasseraufnahmefähigen Materialien wird die Durchfeuchtung oft erst bemerkt, wenn sich Verfärbungen oder bereits Schimmel eingestellt haben. Häufig wächst der Schimmel auch unter Tapeten und Verkleidungen, so dass erst der unangenehme Geruch darauf aufmerksam macht.

Um Schimmelbefall zu vermeiden, sollten kritische Stellen mit einem Infrarotthermometer überprüft werden. Wenn aufgrund der Messwerte Schimmelgefahr besteht, sollten Maßnahmen dagegen eingeleitet werden. Dazu zählen beispielweise die Beseitigung von baulichen Mängeln, die Erhöhung der Raumtemperatur und häufigeres Lüften, aber auch die Änderung der Möblierung und die Verringerung von Feuchtequellen.

Bei der Bewertung der Ergebnisse muss berücksichtigt werden, dass kritische Messwerte auch auf einen falsch eingestellten Emissionsgrad der untersuchten Oberfläche zurückgehen können. Viele Infrarotthermometer verfügen über Anschlussmöglichkeiten für zusätzliche Thermoelemente. Dadurch kann die per Infrarot gemessene Temperatur einfach mit dem Thermoelement überprüft werden. Bei anderen Modellen kann mit einem separaten Kontaktthermometer ein Vergleichswert bestimmt werden.

Es ist allgemein bekannt, dass viele Lebensmittel nicht so schnell verderben, wenn sie bei bestimmten Temperaturen gelagert oder wenn sie mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens haltbarer gemacht werden. Für die Lebensmittelindustrie gibt es diesbezüglich eine Reihe von Vorschriften. Wer Lebensmittel verarbeitet oder mit Lebensmitteln handelt, ist unter anderem dazu verpflichtet, ein auf die betrieblichen Bedingungen abgestimmtes HACCP Konzept zu erstellen. HACCP steht für Hazard Analysis and Critical Control Points also für Gefahrenanalyse und kritische Kontrollpunkte.

In vielen HACCP-Konzepten werden Zeitpunkte und Orte definiert an denen Temperaturen stichprobenartig, regelmäßig oder kontinuierlich zu überwachen sind. Neben der zuverlässigen Temperaturbestimmung ist auch wichtig, dass die Nahrungsmittel durch Kontakt mit dem Messgerät nicht verunreinigt werden. Deshalb werden für Messungen an den Lebensmitteln häufig Infrarot Thermometer verwendet. Diese können die Oberflächentemperatur eines Materials ermitteln, ohne es zu berühren. Wo es erforderlich ist, die Kerntemperatur zu bestimmen, werden zusätzlich Kontaktthermometer mit Einstechfühlern eingesetzt, die sich leicht reinigen lassen.

Für viele Nahrungsmittel müssen beim Garen oder Haltbarmachen exakt die vorgeschriebenen Temperaturabläufe eingehalten werden, um die gewünschten Produkteigenschaften zu erzielen. Infrarot Thermometer sind hervorragend zur Temperaturüberwachung bei solchen Abläufen geeignet, da sie sehr schnell und ohne Berührungskontakt messen. Ein Infrarot Thermometer kann beispielweise auch oberhalb eines Bandförderers installiert werden und kontinuierlich messen, welche Temperatur die auf dem Band bewegten Teile oder Substanzen aufweisen. Dabei werden weder Materialien oder Produkte noch der Prozess durch das Messen gestört.

Damit die Nahrungsmittel lange halten, aber durch die Temperaturbehandlung möglichst wenig Vitamine und Geschmacksstoffe verlieren, müssen die festgelegten Temperaturen also möglichst genau über den vorgesehenen Zeitraum gehalten werden. Die Infrarot Thermometer, die bei der industriellen Verarbeitung von Lebensmitteln eingesetzt werden, geben die Messwerte in der Regel direkt als analoges oder Schaltsignal weiter. Bei Über- oder Unterschreitung festgelegter Grenzwerte kann dadurch sofort Wärme zugeführt oder abgeleitet werden.

Zudem können die vom Infrarot Thermometer übermittelten Signale genutzt werden, um die Temperaturverläufe während des kompletten Prozesses aufzuzeichnen. Dies ermöglicht detaillierte Auswertungen sowohl bei gezielten als auch bei unbeabsichtigten Änderungen der Ausgangsparameter. Beispielsweise können Produktchargen, die nicht ausreichend erhitzt wurden, umgehend ausgesondert und nachbehandelt oder anders verwertet werden.

Beispiele für temperaturabhängige Konservierungsmethoden in der Lebensmittelindustrie, die gut mit einem Infrarot Thermometer überwacht werden können, sind das Trocknen, das Pasteurisieren und das Sterilisieren. Beim Trocknen, das nur für bestimmte Lebensmittel geeignet ist, sorgt der Wasserentzug für die längere Haltbarkeit. Der Trocknungsvorgang kann durch gezielte Wärmezufuhr beschleunigt werden. Damit nur das Wasser abgegeben wird, muss die Temperatur beim Trocknen aber begrenzt und zusätzlich für eine gute Belüftung gesorgt werden.

Beim Pasteurisieren werden Nahrungsmittel nur für kurze Zeit auf weniger als 100 Grad Celsius erhitzt um hitzeempfindliche unerwünschte Hefen und Schimmelpilze abzutöten. Beim Sterilisieren wird dagegen längere Zeit auf mindestens 110 Grad Celsius erwärmt, wodurch weitere Mikroorganismen unschädlich gemacht werden. Die Hitzesterilisation wird auch eingesetzt, um gereinigte Arbeitsgeräte keimfrei zu machen.

Auch beim Transport und der Lagerung von verderblichen Lebensmitteln ist es wichtig, für die Einhaltung der richtigen Temperaturen zu sorgen. Speziell bei gekühlter und tiefgekühlter Ware muss jede Sendung bei der Anlieferung auf Temperatur und optische Auffälligkeiten kontrolliert werden. Bei einigen Transporten werden zur gekühlten Ware Temperatur Datenlogger gelegt, um die Temperaturen lückenlos aufzuzeichnen.

Es ist allgemein bekannt, dass viele Lebensmittel nur begrenzt haltbar sind und dass die Dauer der Haltbarkeit stark durch das Umgebungsklima beeinflusst wird. Wer Nahrungsmittel verarbeitet und in Verkehr bringt, muss sicherstellen, dass die Verbraucher durch die angebotenen Produkte nicht gefährdet werden. Betreiber von Gaststätten, Kantinen, Schnellrestaurants, Imbissen und anderen gastronomischen Betrieben sind verpflichtet, Hygienekonzepte aufzustellen und einzuhalten. Zu den wichtigen Inhalten dieser Hygienekonzepte gehört neben dem Schutz vor Verunreinigungen auch immer die Kontrolle der Temperatur der Lebensmittel.

Wareneingang in Gastronomiebetrieben
Lebensmittel, die bereits gekühlt angeliefert werden oder für die eine Kühlung vorgeschrieben oder vorgesehen ist, werden bereits bei der Anlieferung auf sichtbare Beeinträchtigungen kontrolliert. Außerdem wird die Temperatur der Ware an relevanten Stellen gemessen. Mit einem geeigneten mobilen Infrarotthermometer kann dabei schnell und kontaktlos an verschiedenen Stellen die Temperatur an der Oberfläche bestimmt werden. Infrarotthermometer für die Gastronomie haben meist zusätzlich einen stabilen Stabfühler aus Edelstahl mit dem auch Kerntemperaturen ermittelt werden können. Dabei wird der nach jeder Messung sorgfältig gereinigte Einstechfühler an festgelegten Stellen in das angelieferte Material eingebracht. Die dabei ermittelten Temperaturunterschiede können Hinweise auf die Temperaturen beim Transport und der bisherigen Lagerung geben.

Lagerung von Lebensmitteln
Lebensmittel werden meist für kürzere oder längere Zeit in separaten Lagerräumen aufbewahrt. Je nach Art, Größe und Ausstattung der der Räume können sich dort unterschiedliche Temperaturniveaus einstellen. Mit einem Infrarotthermometer kann jederzeit schnell und berührungslos gemessen werden, welche Temperatur die eingelagerten Lebensmittel angenommen haben. Bei Bedarf kann der Lagerplatz gewechselt oder eventuell die Raumtemperatur geändert werden. Zudem kann aufgrund der mit dem Infrarotthermometer ermittelten Temperaturen der richtige Zeitpunkt zur Entnahme der Lebensmittel festgelegt werden. Viele Lebensmittel sollen nämlich vor der Verarbeitung langsam auf Raumtemperatur gebracht werden.

Zubereitung von Speisen
Auch bei der Zubereitung von Speisen können Infrarotthermometer für Temperaturkontrollen eingesetzt werden. So lässt sich beispielsweise schnell messen, wie heiß eine Grillfläche oder der Inhalt eines Topfes ist. Egal, ob gekühlten, gefrorene oder gegarte Speisen, Infrarotthermometer messen kontaktfrei und hygienisch deren aktuelle Temperatur. Bei einigen Modellen der Infrarotthermometer für den Gastronomiebereich wird zusätzlich sofort eine Warnung angezeigt, wenn Kühltemperaturen überschritten oder warme Speisen zu sehr abgekühlt sind. Diese Geräte sind besonders zur Kontrolle der Temperaturen an kalten und warmen Buffets zu empfehlen.

Körpertemperaturen können Aufschluss über die körperliche Aktivität und den Gesundheitszustand geben. Nicht umsonst wird davon gesprochen, dass Sportler sich vor hohen Belastungen langsam aufwärmen sollen. Sowohl bei Kraft- als auch bei Ausdauersportarten, aber auch bei anstrengender körperlicher Arbeit steigt die Körpertemperatur durch die Muskeltätigkeit. Andererseits reagiert das Immunsystem auch auf Infektionen mit einem Anheben der Temperatur. Erhöhte Körperkerntemperaturen über 38 ° C bei Personen ohne körperliche Belastung werden als Fieber bezeichnet. Personen, bei denen Fieber festgestellt wurde, sollten weitgehend geschont und von anderen isoliert werden.

Die genaue Messung der Körpertemperatur erfolgt in der Regel mit einem dafür zugelassenen Fieberthermometer. Ein bedeutender Vorteil der Geräte mit Infrarotmessung ist deren Schnelligkeit Die gemessene Körpertemperatur kann praktisch sofort abgelesen werden. Bei gefährlichen Infektionskrankheiten zu deren Symptomen Fieber gehört, können Personen mit Infrarotkameras einfach im Vorbeigehen auf erhöhte Körpertemperatur überprüft werden. Auffällige können dann schnell separiert und näher untersucht werden. Durch solche Kontrollen beispielsweise an Flughäfen, kann die Ausbreitung von hochansteckenden Krankheiten verlangsamt werden.

IR-Thermometer mit medizinischer Zulassung
Fiberthermometer mit Zulassung als Medizinprodukt gibt es in verschiedenen Ausführungen. Während mit den Kontaktthermometern unter der Zunge, unter dem Arm oder rektal gemessen wird, messen Infrarotthermometer die Temperatur auf der Stirn oder im Ohr. Der Messbereich, die Optik und der Emissionsgrad dieser Infrarotthermometer ist auf die Messung der Körpertemperatur abgestimmt. Trotzdem muss berücksichtigt werden, dass das Messergebnis durch viele Faktoren beeinflusst werden kann.

Bei den analogen Glasthermometern kann die gemessene Temperatur auf einer Skala abgelesen werden. Diese Fieberthermometer benötigen keine Hilfsenergie und können in der Regel problemlos sterilisiert werden. Digitale Kontaktthermometer und Infrarotthermometer benötigen Batterien, um den Messwert ermitteln und anzeigen zu können. Bei einigen der digitalen Kontaktthermometer und Infrarotthermometer ist es möglich, Messwerte zu speichern und auffällige Werte sofort durch optische oder akustische Alarme zu signalisieren.

Infrarot-Wärmebilder in der medizinischen Diagnostik
Infrarotthermometer sind nicht nur zum schnellen Fiebermessen einsetzbar. Spezielle Geräte mit Wärmebilddarstellung zeigen die Wärmeverteilung bestimmter Körperregionen. Dadurch können beispielsweise Lage und Ausbreitung von Entzündungen sichtbar gemacht werden ohne den Körper durch Strahlung zu beeinflussen. Durch die schnell und einfach zu erstellenden Wärmebilder sind bestimmte Krankheiten besser erkennbar und in ihrer Entwicklung zu bewerten. Auch der Erfolg einer Therapie kann mit Hilfe der Infrarot-Wärmebilder schnell und unkompliziert kontrolliert und veranschaulicht werden.

IR Thermometer ohne medizinische Zulassung
Für die schnelle Kontrolle von Einzelpersonen oder Personengruppen auf erhöhte Körpertemperatur können auch Infrarotkameras oder Infrarotthermometer eingesetzt werden, die keine Zulassung als Medizinprodukt haben. Diese Messungen erfolgen ohne Körperkontakt. Bei der Auswahl der Infrarotthermometer muss darauf geachtet werden, dass die Genauigkeit im kritischen Messbereich hoch ist und dass das Messfleckverhältnis für die vorgesehenen Messungen auf der Stirn geeignet ist. Bei der Auswertung der Messergebnisse muss berücksichtigt werden, dass die Stirntemperatur meist niedriger ist als die Körperkerntemperatur. Zudem können Haare, Schweiß, Cremes und Makeup die Messung der Infrarotstrahlung beeinflussen. Außerdem muss generell darauf geachtet werden, dass sich die Körpertemperatur durch Mahlzeiten oder körperliche Anstrengung erhöhen kann.

Infrarotthermometer und Wärmebildkameras bieten sich auch für den Einsatz in der Tiermedizin an. Die kleinen und leichten Geräte können einfach transportiert und in der für das Tier gewohnten Umgebung eingesetzt werden. Die Messung selbst ist schnell, schmerz- und kontaktfrei und verursacht keinen zusätzlichen Stress. Anders als bei mobilen Röntgengeräten wird durch Infrarotthermometer keine Strahlung abgegeben. Ein Helfer kann das Tier also während der Messung beruhigen, halten oder in die gewünschte Position bringen.