Pyrometer

Dieser Artikel erklärt, was Pyrometer sind und wofür sie verwendet werden. So erfahren Sie, wie ein Pyrometer funktioniert, welche verschiedenen Pyrometertypen es gibt und welche Vor- und Nachteile Pyrometer haben.

Was ist ein Pyrometer?

Ein Pyrometer ist ein Gerät, mit dem Sie die Temperatur eines Körpers messen können, ohne mit ihm in Kontakt kommen zu müssen. Mit anderen Worten: Ein Pyrometer ist ein Thermometer, das die Temperatur aus der Ferne misst.

Beispielsweise kann das Pyrometer die Temperatur extrem heißer Metalle (+600 ºC) messen. Offensichtlich wäre es unmöglich, diese Temperaturwerte durch Kontakt mit dem Metall zu bestimmen. Im Folgenden werden wir weitere Anwendungen dieser Art von Messgeräten sehen.

Die Funktionsweise eines Pyrometers basiert auf der Messung der vom Körper abgegebenen Strahlung, aus der die Körpertemperatur berechnet werden kann.

Daher liegt der Unterschied zwischen einem Pyrometer und einem Thermometer in der Methode der Temperaturmessung. Ein Pyrometer kann die Körpertemperatur aus der Entfernung messen, während ein Thermometer physischen Kontakt mit dem Körper haben muss. Darüber hinaus können Pyrometer viel größere Temperaturbereiche messen als Thermometer.

Obwohl der Bestand des Pyrometers unbekannt ist, wird seine Erfindung dem Niederländer Pieter van Musschenbroek und dem Engländer Josiah Wedgwood zugeschrieben, die unabhängig voneinander Geräte entwickelten, die dem Pyrometer sehr ähnlich waren.

Wie funktioniert ein Pyrometer?

Nachdem wir nun die Definition eines Pyrometers kennen, wollen wir uns das Funktionsprinzip dieses Messgeräts ansehen.

Jeder Körper, dessen Temperatur größer als 0 K ist, sendet Wärmestrahlung aus, deren Wert von seiner Temperatur abhängt. Je heißer der Körper ist, desto größer ist die von ihm abgegebene Wärmestrahlung.

Die Funktionsweise eines Pyrometers basiert auf dem Stefan-Boltzmann-Gesetz, das die Temperatur eines Körpers mit der von ihm abgegebenen Wärmestrahlung in Beziehung setzt. Das Pyrometer misst also die vom Körper abgegebene Strahlung und berechnet anhand des Stefan-Boltzmann-Gesetzes die Körpertemperatur.

Genauer gesagt lautet die Formel für das Stefan-Boltzmann-Gesetz wie folgt:

Gold:

• TEE

  

  ist die vom Körper abgegebene Wärmestrahlung.

• 

  ist der charakteristische Emissionsgrad des Körpers.

• 

  ist die Stefan-Boltzmann-Konstante, die gleich 5,67·10 ^-8 W·m ^-2 ·K ^-4 ist.

• 

  ist die Körpertemperatur.

Arten von Pyrometern

Pyrometer können in drei verschiedene Typen eingeteilt werden, je nachdem, wie sie die Wärmestrahlung des Objekts erfassen.

• Optisches Pyrometer : Pyrometertyp, der die emittierte Strahlung mit der von kalibriertem Licht vergleicht, um die Temperatur des Objekts zu messen. Die Messung der Temperatur hängt daher vom sichtbaren Licht ab, das der Körper aussendet. Mit diesem Pyrometertyp werden Temperaturen über 700 °C gemessen.
• Strahlungspyrometer : Pyrometertyp, der anhand der von ihm emittierten Strahlung die Temperatur eines Körpers bestimmt. Im Allgemeinen liegt sein Messbereich zwischen 550 °C und 1600 °C.
• Infrarot-Pyrometer : Pyrometertyp, dessen Funktionsweise dem Strahlungspyrometer ähnelt, jedoch nur Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 0,4 und 0,7 μm erfasst. Es kann einen sehr weiten Temperaturbereich messen, typischerweise -50 °C bis 4000 °C.

Vor- und Nachteile des Pyrometers

Vorteile des Pyrometers:

• Die Temperaturmessung mit einem Pyrometer geht sehr schnell (normalerweise dauert es weniger als eine Sekunde).
• Der Temperaturbereich, den ein Pyrometer messen kann, ist sehr groß.
• Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Thermometer unterliegt ein Pyrometer keinem Kontaktverschleiß.
• Mit Pyrometern können wir die Temperatur bewegter Körper messen.
• Fehler durch schlechten Wärmekontakt werden vermieden.

Nachteile des Pyrometers :

• Um die Temperatur genau bestimmen zu können, muss der Emissionsgrad des Materials bekannt sein.
• Reflexionen von Wärmestrahlungsquellen oder Umgebungslicht können den gemessenen Temperaturwert beeinflussen.

Pyrometeranwendungen

Pyrometer sind sehr nützlich, um die Temperatur einer Oberfläche zu messen, die sehr schwer zugänglich ist oder die nicht berührt werden kann, weil sie sehr heiß ist. Mit einem Pyrometer kann beispielsweise die Temperatur eines Motors oder eines unzugänglichen Teils einer Maschine ermittelt werden.

Ebenso ermöglichen Pyrometer die Messung der Temperatur bewegter Körper. Das Pyrometer ist beispielsweise das Instrument zur Messung der Temperatur einer rotierenden Turbine.

Darüber hinaus kann das Pyrometer einen viel größeren Temperaturbereich messen als ein Thermometer, weshalb Pyrometer zur Messung sehr hoher Temperaturen eingesetzt werden. Beispielsweise wird in metallurgischen Öfen das Pyrometer zur kontinuierlichen Messung der Temperatur des bearbeiteten Metalls verwendet.