AUS DER PRAXIS
MODERNE QUOTIENTEN-PYROMETER
Um die Einflüsse
der Oberfläche
zu minimieren,
empfiehlt
sich
der Einsatz
von modernen
Quotienten
Pyrometern.
Ein Quotienten
Pyrometer
erfasst die Wärmestrahlung
eines Messobjekts
in zwei unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen.
Der
Quotient der beiden spektralen
Strahldichten
F ändert sich
näherungsweise
proportional
zur Temperatur.
Verbunden
mit
den spektralen
Strahldichten
ist der jeweilige
Emissionsgrad
e
der Messoberfläche
für die beiden Wellenlängen.
Um den wellenlängenabhängigen
Einfluss
des Emissionsgrads
der Messoberfläche
gering zu halten, werden Wellenlängenbereiche
ausgewählt,
die eng beieinander
liegen. Daher ist der Unterschied
der beiden Strahlungsdichten
sehr gering. Um diese kleinen
Signaländerungen
erfassen und auswerten
zu können, werden
an die Qualität der Optik, der Sensoren
und der elektronischen
Bauteile
sowie an den EMV-Schutz (Elektromagnetische
Verträglichkeit)
bei einem Quotienten
Pyrometer
hohe Ansprüche
gestellt. Ein großer Signal-/Rauschabstand
beziehungsweise
ein kleiner NETD (Noise Equivalent
Temperature
Difference)
ist
jedoch die Voraussetzung,
um eine akzeptable
Messgenauigkeit
und Temperaturauflösung
bei gleichzeitig
kurzer Messzeit
zu erreichen. Der Dynamikbereich
eines Quotienten
Pyrometers
ist daher im Vergleich
zu einem Spektral-Pyrometer
um mehrere
Zehnerpotenzen
höher.
Um den Störeinfluss
des Zunders auf die Messung weiter zu
minimieren,
wurde die sogenannte
CSD (Clean Surface Detection)
Funktion
entwickelt.
Auf Basis des Quotienten
Messverfahrens
und einer sehr kurzen Messzeit
ist der softwaretechnische
Algorithmus
der CSD-Funktion
im Pyrometer
in der
Bild 3: Vergleich der Messfehler
durch Streulichteinfluss einer
hochwertigen und einer einfachen
Optik in Abängigkeit von der Größe
des Messobjekts
Lage, speziell
die Messwerte
der zunder- und oxidfreien
Oberfläche
herauszufiltern.
Je hochwertiger
die Optik und höher die
optische Auflösung
sprich je kleiner das Messfeld
des Pyrometers,
desto wahrscheinlicher
erkennt ein Gerät auch kleine
Hot-Spots. Während sich der Block an dem Pyrometer
vorbei
bewegt, wird automatisch
über die CSD-Funktion
die wahre
Temperatur
an den sauberen
Stellen erfasst und zur Anzeige
gebracht.
Durch einen Wechsel von einem Spektral
Pyrometer
auf ein
Quotienten
Pyrometer
kann die Messgenauigkeit
einer bestehenden
Anlage merklich
erhöht und damit die Nachhaltigkeit
und Konstanz in der Qualität der Schmiedeprodukte
verbessert
werden.
STÖREINFLÜSSE DURCH DIE MESSUMGEBUNG
Da es sich bei der pyrometrischen
Temperaturmessung
um ein
optisches Messverfahren
handelt, können neben dem Material
und der Oberfläche
des Messobjekts
auch eine Verschmutzung
der Linse oder Zwischenmedien
im Sichtfeld die Zuverlässigkeit
und Messgenauigkeit
beeinflussen.
Bei einem Spektral
Pyrometer
führt eine Verschmutzung
der
Optik oder eine Schwächung der Infrarot
Strahlung im Sichtfeld
durch Staub, Dampf oder Rauch unmittelbar
zu einer Minderanzeige.
Bei der Verwendung
eines Quotienten
Pyrometers
wird der Messwert
bei einer Signalschwächung
nicht beeinträchtig,
solange dadurch das Strahlungsverhältnis
konstant
bleibt. Selbst bei einem Schwächungsgrad
von 90 Prozent
liefert ein Quotienten-Pyrometer
noch sichere Messwerte.
38 massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2019