Infrarot-Pyrometer

Über Infrarotpyrometer

Anwendungen von industriellen Pyrometern

Industriepyrometer werden in vielfältigen industriellen Anwendungen eingesetzt, um die korrekte Temperaturregelung, Produktqualität und den Prozessdurchsatz sicherzustellen. In Fertigungsprozessen mit hohen Temperaturen und mehreren Stufen, wie beispielsweise dem Schmelzen und Umformen, sind präzise, berührungslose Temperaturmessungen erforderlich. Pyrometer ermöglichen eine effiziente Temperaturmessung in Echtzeit und gewährleisten so eine präzise Durchführung.

• StahlherstellungDie Temperaturmessung ist für Prozesse wie Schmelzen, Gießen, Wärmebehandlung und Walzen in der Stahlproduktion unerlässlich. Pyrometer messen kontinuierlich die Temperatur des flüssigen Metalls und der Oberfläche des heißen Stahls, um die thermische Kontrolle des Materials sicherzustellen. Dies ist wichtig für die strukturelle Integrität, die mechanische Festigkeit und die Langlebigkeit des fertigen Stahlprodukts. Eine mangelhafte oder inkonsistente Temperaturkontrolle kann zu Fehlern, Leistungseinbußen und im schlimmsten Fall zur Ausschussware führen.
• GlasproduktionIn der Glasindustrie muss die Temperatur während des gesamten Schmelz-, Raffinations- und Formprozesses präzise überwacht werden. Das Schmelzen von Rohstoffen wie Quarzsand zu Glas ist komplex und erfordert neben der gewünschten optischen Klarheit bzw. der Vermeidung von Durchscheinen auch eine strenge Kontrolle hinsichtlich Konsistenz, Festigkeit und chemischer Stabilität. Pyrometer messen in der Glasproduktion kontinuierlich die Ofentemperaturen, um sicherzustellen, dass das Glas innerhalb der vorgegebenen Temperaturbereiche bleibt. Dies fördert eine gleichmäßige Schmelze und minimiert oder beseitigt Fehler wie Blasen, Schlieren oder Verformungen.
• KeramikIn der Keramikindustrie ist die Temperaturkontrolle und -überwachung von entscheidender Bedeutung, insbesondere während des Brennvorgangs in Ofenanlagen. Pyrometer werden zur kontinuierlichen Überwachung und Steuerung der Ofentemperaturen eingesetzt, um optimale Bedingungen für das Sintern und Glasieren zu gewährleisten. Durch präzise Temperaturmessungen erhält das Keramikmaterial die gewünschte Härte, Oberflächengüte und strukturelle Integrität. Temperaturschwankungen im Ofen hingegen können zu minderwertiger Glasur, reduzierter Produktfestigkeit oder uneinheitlicher Farbqualität führen.
• ZementindustrieDie Ofentemperatur muss während der Zementherstellung kontrolliert werden (sowohl für die Klinkerqualität als auch für die Qualität des Endprodukts). Pyrometer messen kontinuierlich die Innentemperatur des Drehrohrofens, sodass der Bediener die Heizleistung je nach Prozessbedingungen anpassen kann. Dadurch wird sichergestellt, dass der Ofen weder zu heiß noch zu kalt wird, da beides die Festigkeit und Zusammensetzung des fertigen Zements beeinträchtigen würde. Die Temperaturüberwachung trägt außerdem aktiv zur Reduzierung des Brennstoff- bzw. Energieverbrauchs bei und ermöglicht so eine Steigerung der Energieeffizienz und eine Senkung des Energieverbrauchs.
• Pharmazeutische IndustrieInfrarotpyrometer im pharmazeutischen Bereich ermöglichen präzise, berührungslose Temperaturmessungen, die für temperaturempfindliche Komponenten, Materialien und empfindliche Verpackungen unerlässlich sind. Die Möglichkeit der kontinuierlichen Temperaturüberwachung von Produkten und Anlagen während der Herstellung, Verpackung und Sterilisation ist von unschätzbarem Wert. Die berührungslose Pyrometrie schützt letztendlich die Produktintegrität, sichert die Qualität und gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften ohne Kontaminationsrisiko.
• HalbleiterindustrieIn der Halbleiterindustrie ermöglichen Pyrometer eine präzise, berührungslose Temperaturmessung während kritischer Prozesse wie Waferherstellung, Tempern und Ätzen. Durch die Messung mittels Infrarotstrahlung gewährleisten Infrarotpyrometer eine Echtzeitüberwachung und -steuerung, was zu einer gleichbleibenden Produktqualität und der Minimierung von Defekten führt. Pyrometer sind zudem hervorragend geeignet und äußerst nützlich in Umgebungen mit hohen Temperaturen und unter schwierigen Prozessbedingungen, bei denen Kontaktsensoren typischerweise keine genauen Messwerte liefern können.

Industriepyrometer sind für eine Vielzahl von Materialien und Prozessen unverzichtbar – darunter Stahl, Glas, Keramik und Halbleiter. Ihre Fähigkeit, präzise, schnelle und berührungslose Temperaturmessungen durchzuführen, macht sie zu einem Eckpfeiler der industriellen Temperaturregelung und beeinflusst maßgeblich die Produktqualität und Prozesseffizienz.

Einige Vorteile der berührungslosen Pyrometrie: –

• Erfasst die Temperatur innerhalb von Sekundenbruchteilen.
• Es erfordert weniger Wartung und hat daher eine längere Lebensdauer.
• Es kann zur Messung der Temperatur von sich bewegenden Objekten verwendet werden.
• Da es nicht in direktem Kontakt mit dem Zielobjekt steht, kann keine hohe Temperatur gemessen werden.
• Da es sich um eine berührungslose Technik handelt, wird das Ziel nicht mechanisch beeinträchtigt.

Spektralbereich

(Der Spektralbereich wird auch als “Spektralempfindlichkeit” bezeichnet.)

Der Spektralbereich eines Infrarotthermometers definiert den Wellenlängenbereich, für den das Gerät empfindlich ist. Hersteller können diesen Bereich unterschiedlich angeben, üblicherweise wird jedoch die Wellenlänge angegeben, bei der die Empfindlichkeit des Geräts 501 µT/3T seines Maximalwerts erreicht, die sogenannte Halbwertsbreite (FWHM). 

• Für Tieftemperaturmessungen ist der am häufigsten verwendete Spektralbereich in industriellen, wissenschaftlichen, medizinischen und kommerziellen Anwendungen 8–14 µm. Dieser Bereich wird oft als langwelliger Breitband-Spektralbereich bezeichnet.
• Für Hochtemperaturmessungen werden üblicherweise Spektralbänder von 1 µm und 1,6 µm verwendet. Diese werden typischerweise als kurzwellige, schmalbandige Spektralbereiche klassifiziert.

Obwohl es keine allgemein anerkannte Definition für “Breitband” oder “Schmalband” gibt, wird in der Praxis allgemein angenommen, dass ein schmalbandiger Spektralbereich eine Bandbreite von weniger als 0,5 µm aufweist.

Die Auswahl des Spektralbereichs ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Genauigkeit und Anwendbarkeit der Temperaturmessung bestimmt, abhängig vom Temperaturbereich und dem Emissionsgrad des Materials.

Warum ist der Spektralbereich von Bedeutung?

Für die meisten Anwendungen wird der Spektralbereich präzise so gewählt, dass er mit den Infrarotemissionen von nicht-festen Materialien wie Glas, Dünnschichtpolymeren oder heißen Verbrennungsgasen übereinstimmt.

Bei der Temperaturmessung von Verbrennungsgasen in einer Brennkammer wird die Messung beispielsweise durch eine Säule von Gasmolekülen durchgeführt und nicht durch eine bestimmte Oberfläche oder einen bestimmten Teil des Gasstroms.

Die Wahl des geeigneten Spektralbereichs ist auch bei der Messung von Emissionsgradänderungen auf Metalloberflächen entscheidend. Im Gegensatz zur Messung von Verbrennungsgasen gibt es zahlreiche Anwendungen, bei denen es unerlässlich ist, Verbrennungsgase zu durchdringen, was einen anderen Spektralbereich erfordert.