Was ist ein Pyrometer?
Das Wort Pyrometer stammt aus dem Griechischen und bedeutet „Feuer“ und „zu messen“. Ein Pyrometer ist ein Gerät, das die Oberflächentemperatur durch Messung der Strahlungswärme bestimmt. Es wird im Allgemeinen in Situationen verwendet, in denen die zu messende Oberfläche nicht berührt werden kann, entweder weil sie sich bewegt oder weil dies gefährlich wäre. Übliche Varianten sind das Infrarot-Pyrometer und das optische Pyrometer.
Das erste Pyrometer wurde von Josiah Wedgewood, einem englischen Töpfer aus dem 18. Jahrhundert, erfunden. Das Schrumpfen von Porzellan unter Hitze wurde verwendet, um die ungefähren Temperaturen in den Wedgewood-Öfen zu überwachen. Das Brennen von Keramik und das Überwachen der Temperatur innerhalb von Brennöfen bleibt heute eine der Hauptanwendungen der Pyrometrie. Moderne Öfen verwenden im Allgemeinen Infrarotpyrometer, auch Strahlungspyrometer genannt, um ihre Temperatur zu überwachen.
Infrarot-Pyrometer verwenden das Infrarot- und sichtbare Licht, das von einem Objekt ausgestrahlt wird, um ein Thermoelement zu erwärmen, ein Gerät, das einen elektrischen Strom erzeugt, der ein Temperaturmessgerät antreibt. Die Brennweite - der Punkt, an dem das Werkzeug die kleinste Punktablesegröße hat, und das Sichtfeld - der Winkel, unter dem die Optik des Pyrometers arbeitet, sind sehr wichtig, um ein Infrarot-Pyrometer korrekt zu betreiben. Das Gerät ermittelt eine Durchschnittstemperatur für die Region, in der es misst. Wenn das zu messende Objekt das Sichtfeld des Pyrometers nicht ausfüllt, tritt ein Messfehler auf.
Genaue Messungen erfordern auch eine korrekte Beurteilung des Emissionsvermögens einer Oberfläche. Das Infrarotlicht, das von einer Oberfläche kommt, ist eigentlich die Summe von drei Faktoren: Reflexionsvermögen - der Anteil der Strahlung, die von einer anderen Stelle kommt und von der zu messenden Oberfläche reflektiert wird; Durchlässigkeit - der Anteil der Strahlung, die von hinten auf das zu messende und durchdringende Objekt fällt; Emissionsgrad - Der Anteil der Infrarotstrahlung, der tatsächlich von der gemessenen Oberfläche emittiert wird. Diese drei Werte liegen zwischen null und eins, und zusammen ergeben sie eins. Infrarot-Pyrometer funktionieren am besten, wenn der Emissionsgrad nahe eins liegt, und es ist sehr schwierig, sie für reflektierende Metalle und transparente Oberflächen mit einem Emissionsgrad von 0,2 oder weniger zu kalibrieren.
Die andere gebräuchliche Variante ist ein optisches Pyrometer. Das 1899 erstmals von Everett F. Morse patentierte optische Pyrometer lässt einen Strom durch einen Faden fließen, der mit einem Temperaturmesser verbunden ist. Ein Bediener schaut durch ein Okular auf das Filament und die zu messende Oberfläche. Wenn sich der Strom durch das Filament ändert, ändert sich auch die Temperatur des Filaments. Wenn die Glühlampe des Filaments mit der Glühlampe der Oberfläche übereinstimmt, kann die Temperatur am Messgerät abgelesen werden. In den meisten Anwendungen wurden optische Pyrometer durch Infrarotpyrometer ersetzt, die über einen breiteren Temperaturbereich eine höhere Präzision bieten. Optische Pyrometer werden jedoch weiterhin verwendet, insbesondere bei der Messung von Temperaturen von relativ heißen und kleinen Objekten wie dem Tempern von Wolframdrähten.