Prinzipien und Aufbau von Infrarot-Thermometern
1. Anblick
Das Visier hat diese Funktion. Der Messblock oder Punkt, auf den das Thermometer zeigt, ist sichtbar, und ein großer Bereich des zu messenden Objekts kann oft ohne Sicht umgangen werden. Bei der Messung kleiner Objekte und großer Entfernungen wird die Verwendung eines Visiers mit Instrumententafelmarkierungen oder Laserzielpunkten in Form eines transparenten Spiegels empfohlen.
2. Objektiv
Die Linse bestimmt den Messpunkt des Thermometers. Für große Objekte reicht in der Regel ein Thermometer mit fester Brennweite aus. Wenn jedoch die Entfernung vom Brennpunkt entfernt gemessen wird, ist das Bild am Rand des Messpunkts unklar. Aus diesem Grund ist es besser, ein Zoomobjektiv zu verwenden. Innerhalb des vorgegebenen Zoombereichs kann das Thermometer den Messabstand anpassen. Das neue Thermometer verfügt über ein austauschbares Zoomobjektiv, und die Nah- und Fernlinsen können ohne Kalibrierung und erneuten Test ausgetauscht werden.
3. Sensor, also Spektralempfänger
Die Temperatur ist umgekehrt proportional zur Wellenlänge. Bei niedrigen Objekttemperaturen eignen sich Sensoren, die für langwellige Spektralbereiche empfindlich sind (z. B. Heißfilmsensoren oder thermoelektrische Sensoren). Bei hohen Temperaturen werden kurzwellenempfindliche fotoelektrische Sensoren aus Germanium, Silizium, Indiumgallium etc. eingesetzt.
Bei der Auswahl der spektralen Empfindlichkeit müssen auch die Absorptionsspektralbänder von Wasserstoff und Kohlendioxid berücksichtigt werden. Innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs, dem sogenannten „atmosphärischen Fenster“, sind H2 und CO2 für Infrarotstrahlung nahezu transparent. Daher muss die Empfindlichkeit des Thermometers gegenüber Lichtänderungen in diesem Bereich liegen, um den Einfluss atmosphärischer Konzentrationsänderungen auszuschließen. Bei der Messung von dünnen Filmen oder Glas muss außerdem berücksichtigt werden, dass diese Materialien in einem bestimmten Wellenlängenbereich nur schwer durchdringbar sind. Um Messfehler durch Hintergrundlicht zu vermeiden, sollten geeignete Sensoren eingesetzt werden, die nur die Oberflächentemperatur erfassen. Metalle haben diese physikalische Eigenschaft und der Emissionsgrad nimmt mit abnehmender Wellenlänge zu. Erfahrungsgemäß wird bei der Temperaturmessung von Metallen im Allgemeinen die kürzeste Messwellenlänge gewählt.
