Metas Bundesamt für Metrologie und Akkre
Pyrometrie: Neue Perspektiven durch berührungslose Temperaturmessung
(ots)Bern-Wabern, 16. August 2005. Mit Pyrometern können die Oberflächentemperaturen von Objekten bestimmt werden, die sich schnell bewegen, unter elektrischer Spannung stehen oder aus anderen Gründen nicht zugänglich sind. Um den steigenden Bedürfnissen nach Kalibrierungen berührungsloser Temperaturmessgeräte nachzukommen, hat das Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung (METAS) ein neues Pyrometrielabor aufgebaut. Es deckt den Bereich von -50 °C bis 1000 °C ab.
Pyrometer messen die Oberflächentemperatur von Festkörpern und Flüssigkeiten berührungslos. Diese Messtechnik wird bei der vorbeugenden Wartung (Schutz vor Überhitzung von Motoren und Lagern (Bild 1) sowie elektrischen und elektronischen Bauteilen), bei der Überwachung thermischer Systeme und in der Gebäudetechnik (Wärmeverluste, Wärmedämmung) angewendet.
Messung der Strahlungsenergie
Die Pyrometrie nutzt die von jedem Gegenstand in Abhängigkeit seiner Temperatur abgegebene elektromagnetische Strahlung. Bei Temperaturen von -50 °C bis 1000 °C liegen die Wellenlängen dieser Wärmestrahlung innerhalb des Infrarotbereichs (1 Mikrometer bis 100 Mikrometer). Die Detektoren von Infrarot-Pyrometern erfassen vor allem die Strahlungsanteile im Wellenlängenbereich von 8 Mikrometer bis 14 Mikrometer. Pyrometer wandeln die erfasste Strahlungsenergie in Temperaturinformationen um.
Hohlraumstrahler höchster Güte
Im Pyrometrielabor des METAS werden vier Hohlraumstrahler betrieben, die nach dem Prinzip der Wärmerohrofen aufgebaut sind (Illustration 2, Bild 3). Diese Technik ergibt äusserst homogene Temperaturverteilungen über die Strahlerhohlräume. Dadurch ist die abgestrahlte elektromagnetische Energie klar definiert und die erreichbaren Messunsicherheiten fallen entsprechend gut aus. Damit ist METAS in der Lage, Infrarot-Pyrometer und Hohlraumstrahler mit höchster Genauigkeit zu kalibrieren. Die vier Strahler des METAS sind: Ammoniak-Wärmerohrofen (NH3) für Temperaturen von -50 °C bis 50 °C, Wasser-Wärmerohrofen (H2O) für Temperaturen von 50 °C bis 270 °C, Cäsium-Wärmerohrofen (Cs) für Temperaturen von 300 °C bis 650 °C und Natrium-Wärmerohrofen (Na) für Temperaturen von 600 °C bis 1000 °C.
Die Rückverfolgbarkeit der pyrometrischen Messungen auf die Thermometriebasis des METAS ist durch Normal-Widerstandsthermometer gegeben, welche die Strahlertemperatur an der konisch zulaufenden Hohlraumrückwand berührend messen (Bild 4).
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Rückverfolgbare Messungen höchster Qualität
Um industrielle Verfahren evaluieren, optimieren und wiederholen zu können, müssen die temperaturbestimmenden Parameter bekannt sein und die Temperaturen genügend genau erfasst werden. Für Prozesse, die im Bereich von -60 °C bis 100 °C ablaufen, ist neben der Temperatur auch die Feuchte von grosser Bedeutung. In den Labors für Thermometrie, Pyrometrie und Hygrometrie des METAS werden Temperatur- und Feuchtemessgeräte in der geforderten Genauigkeit und rückverfolgbar auf das Internationale Einheitensystem (SI) kalibriert.
Für akkreditierte Labors sind rückverfolgbare Kalibrierungen ihrer Referenzmessgeräte eine wesentliche Voraussetzung. Damit können diese Stellen die Kalibrierarbeiten für ihre Kunden in der erforderlichen Genauigkeit ausführen. In Fällen, wo diese Labors die messtechnischen Anforderungen ihrer Kunden nicht erfüllen können, kalibriert METAS zudem industrielle Platin-Widerstandsthermometer, Thermistoren, Thermoelemente und Flüssigkeits-Glasthermometer sowie Sonden für relative Feuchte.
Vermehrt sind die Temperaturen von Objekten zu bestimmen, die aus verschiedenen Gründen nicht zugänglich sind. In diesen Fällen kommen berührungslose Temperaturmessgeräte (Pyrometer) zum Einsatz, die sehr schnell auf Temperaturänderungen reagieren und nicht durch Wärmezu- und -ableitung beeinflusst werden.
METAS verfügt über Laboreinrichtungen höchster Güte und wendet das international anerkannte Qualitätsmanagement nach ISO/IEC 17025 an. Aufträge werden bedarfsgerecht abgewickelt und spezielle Kundenwünsche berücksichtigt. Die langjährige Erfahrung der METAS- Mitarbeitenden, die weltweite Zusammenarbeit mit anderen nationalen Metrologieinstituten und die Mitwirkung in internationalen Gremien stellen eine umfassende Fach- und Beratungskompetenz in der Temperatur- und Feuchtemessung sicher.
Legenden zu Bildern
1: Thermographisches Bild, aufgenommen von einer Infrarot- Wärmebildkamera (Bild: www.transmetra.ch).
2: Schematische Darstellung eines Wärmerohrofen-Hohlraumstrahlers. (Illustration: METAS)
3: Frontansicht dreier Hohlraumstrahler: Die zu kalibrierenden Pyrometer sind auf einer Trägerplatte befestigt, die in allen drei Raumrichtungen hoch genau positioniert werden kann. (Bild: METAS)
4: Rückseite eines Hohlraumstrahlers mit eingesetztem Normal- Widerstandsthermometer. (Bild: METAS)
Weitere Auskünfte: Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung (METAS), Dr. Anton Steiner, Leiter der Laboratorien für Thermometrie, Pyrometrie und Hygrometrie, Lindenweg 50, 3003 Bern- Wabern, Tel. 031 32 33 371, anton.steiner@metas.ch, www.metas.ch.
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