Laserthermometer: Moderne Thermometer für Industrie, Gewerbe und Privat

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Mithilfe moderner Laserthermometer lässt sich die Temperatur einer Oberfläche schnell und präzise bestimmen. Die Technik basiert auf der Nutzung von Infrarotstrahlung.

Laserthermometer im Einsatz

Laserthermometer im Einsatz(#01)

Laserthermometer: Berührungslose Temperaturmessung

In vielen Bereichen müssen Oberflächentemperaturen bestimmt werden, was nicht immer mit einer direkten Messung möglich ist. Eine berührungslose Messung mit dem Laserthermometer eignet sich somit auch für komplizierte Messvorgänge in aggressiven Lösungen, halbfesten Materialien und bei heißen Oberflächen. Ausgenutzt wird dafür die elektromagnetische Strahlung, die als Infrarotstrahlung bezeichnet wird. Moderne Laserthermometer sind mit einer Laserzielhilfe ausgestattet, die das genaue Anvisieren des Messobjekts ermöglicht.

Ausgenutzt wird beim Einsatz eines Laserthermometers die Tatsache, dass jedes Objekt und jeder Körper eine gewisse Eigenstrahlung hat, die er an die Umgebung abgibt. Ein Teil dieser Strahlung ist die Infrarotstrahlung, die mit dem Laserthermometer gemessen werden kann. Wichtig: Gemessen werden kann immer nur ein sichtbarer Teil, das heißt die Oberflächentemperaturen, die von einem Gegenstand bestimmt werden sollen, der sich hinter einer Scheibe befindet, sind mit diesem Messgerät nicht bestimmbar.

Wie funktioniert das Laserthermometer?

Ausgehend von der Tatsache, dass jeder Körper, der eine Temperatur über dem absoluten Nullpunkt von – 273 °C aufweist, eine elektromagnetische Strahlung abgibt, wird das Laserthermometer zur Bestimmung der Temperatur einer Oberfläche genutzt.

Die Funktionsweise des Laserthermometers, das auch als Infrarotthermometer bezeichnet wird, basiert auf der Nutzung dieser Strahlung und der Umwandlung derselben in ein elektrisches Signal. Dieses Signal wird durch einen integrierten Prozessor ausgewertet und kann in der Folge auf dem Display angezeigt und abgelesen werden. Dieser Prozess dauert nur wenige Sekunden, die Ergebnisse werden nahezu in Echtzeit angezeigt.

Dies ist vor allem beim Einsatz in Bereichen, in denen es auf die sekundengenaue Bestimmung der Temperaturen ankommt, besonders wichtig. Ein Beispiel dafür ist die Herstellung von Bonbons, bei denen Zucker, Wasser und Glukose in einem Topf gemischt und erhitzt werden. Mithilfe des Laserthermometers wird die jeweils aktuelle Temperatur überprüft, denn der Wasseranteil muss auf einen festgelegten Teil zurückgehen.

Zwei bis drei Grad Celsius sind hier ausschlaggebend, um über die Konsistenz der Masse zu entscheiden. Das wiederum wäre mit einem normalen digitalen Thermometer nicht möglich, denn dieses würde zu langsam reagieren. Außerdem ist hier die berührungslose Messung von Vorteil, zumal die Masse eine Temperatur von bis zu 155 °C erreichen muss.

Um die ermittelten Temperaturen zu berechnen, wird der Emissionsgrad eines jeden Materials bestimmt und berücksichtigt. Dabei ist wichtig zu beachten, dass sich der Emissionsgrad einzelner Körper und Objekte zum Teil deutlich unterscheidet: Beton, Laminat und Fliesen haben sehr hohe Emissionsgrade, Kork und Baumwolle hingegen emittieren nur zu einem geringen Teil.

Einen mittleren Emissionsgrad weisen Lack, Faserplatten und Tapeten auf. Bei einigen Infrarotthermometern muss der Emissionsgrad manuell eingestellt werden. Ohne dessen Berücksichtigung wäre die nötige Genauigkeit der Messung nicht gegeben, Messfehler würden die Messung unbrauchbar machen.

Laserthermometer in verschiedener Ausführung: Welche Arten von Infrarotthermometern gibt es?

Während die Funktionsweise der Laserthermometer, unterscheiden sie sich doch in ihren Ausführungen und Anwendungsgebieten:

  • Klassische Infrarot-ThermometerSie kommen sowohl bei Kontrollmessungen in Industrie und Handwerk zum Einsatz als auch bei Heimwerkern, die beispielsweise die Feuchtigkeit der Wände bestimmen wollen. Zu den klassischen Infrarot-Thermometern zählen überdies Mini-Thermometer wie das Fieberthermometer auf Infrarotbasis.
  • Einstich-ThermometerDiese Modelle kommen beim Braten und bei anderen Vorgängen der Lebensmittelzubereitung zur Anwendung, können aber auch für die Messung von Temperaturen in Flüssigkeiten dienen. Sie besitzen einen Einstechfühler, der austauschbar ist.
  • Kombinierte Thermometer und HygrometerKombinierte Laserthermometer messen zum einen die Temperaturen von Oberflächen, zum anderen ist die Feuchtemessung möglich. Dabei werden Raumluftfeuchte und Abstand des Taupunkts berechnet.
  • Smarte LaserthermometerDiese Infrarotthermometer für den Profibereich senden die ermittelten Daten an eine App auf dem Smartphone und ermöglichen die ortsunabhängige und zeitlich flexible Auswertung der Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten.

Laserthermometer kommen unter anderem im Bauhandwerk bei der Bestimmung der Restfeuchte in Mauerwerken oder im Heizungsbau bei der Fehlersuche nicht korrekt arbeitender Fußbodenheizungen zum Einsatz. Neben ihrer Verwendung im gastronomischen Bereich sind diese Thermometer auch in der Medizin anwendbar und helfen hier unter anderem bei Reihenuntersuchungen und dem Auffinden fiebriger Patienten aus einer Masse von Menschen. Dank ihrer Vielseitigkeit lassen sich Laserthermometer mittlerweile sowohl in der Industrie als auch in der Medizin, in der Pharmazie, im Labor und bei wissenschaftlichen Anwendungen nutzen.

Die Funktionsweise der Laserthermometer wird auch bei Wärmebildkameras genutzt, die ebenfalls auf die elektromagnetische Strahlung eines bestimmten Spektralbereichs setzen. Diese Geräte zeigen Wärmebrücken im Mauerwerk ebenso auf, wie sie die Untersuchung einzelner Solarpanels einer großen Solaranlage ermöglichen. Ihr einst nur militärischer Zweck ist längst zivilen und inzwischen sogar privaten Anwendungen gewichen.

Messung der Temperaturen im Solarpark mittels der Wärmebildkamera

Messung der Temperaturen im Solarpark mittels der Wärmebildkamera (#02)

Messbereich der Laserthermometer

Werden Infrarotthermometer beurteilt, sind dafür drei Kriterien wichtig:

  • Messbereich
  • Messgenauigkeit
  • Messoptik

Der Messbereich definiert den Temperaturbereich, in dem das Thermometer einsetzbar ist und für den es zuverlässige Messdaten liefern kann. Meist sind Messbereiche zwischen -50 °C und + 900 °C angegeben, allerdings sind bei einigen Thermometermodellen auch deutlich kleinere Bereiche üblich. Das Fieberthermometer kommt mit einer Spanne von 26 °C bis 43 °C aus.

Bei der Entscheidung für ein Laserthermometer sollte der Messbereich daher mit den zu erwartenden Messungen abgeglichen werden. Welche Gradeinheit (Celsius oder Fahrenheit) gewählt wird, ist dabei unerheblich, denn die Geräte verfügen alle über die Möglichkeit der Umschaltung zwischen diesen beiden Einheiten.

In puncto Genauigkeit geben bereits die Hersteller mögliche Differenzen an, die mit teilweise bis zu 1,5 Prozent recht hoch liegen. Eine Ungenauigkeit von rund 1,5 °C kann teilweise ungünstige Folgen nach sich ziehen, wenn es auf höchste Präzision ankommt. Zur Vermeidung unnötiger Messfehler sollte überdies die Messoptik berücksichtigt werden.

Sie gibt an, bis zu welchem Abstand eine Messung durchgeführt werden kann und stellt das Verhältnis zwischen Messobjekt und Messfleck bzw. die Entfernung zwischen beiden dar. Eine Messoptik von 10:1 heißt, dass der Messfleck bei einem Abstand von 10 cm rund 1 cm groß ist. Laserthermometer, die eine Messoptik von 12:1 oder 20:1 aufweisen, haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Welche zusätzlichen Funktionen hat das Laserthermometer?

Teilweise verfügen die Geräte über einen Laserpointer, der das Anvisieren des Zielobjekts erleichtert. Er visiert das Messobjekt optimal an und soll eine eindeutige und genaue Messung sicherstellen.

Weitere Geräte verfügen über ein beleuchtetes Display, das für Messungen in dunkler Umgebung vorteilhaft ist. Es ist sinnvoll, wenn diese Beleuchtung manuell ausgeschaltet werden kann, sodass sie nur bei Bedarf zugeschaltet wird. Dies hilft, die Akkulaufzeit des Thermometers zu verlängern.

Weitere Zusatzfunktionen wie das Messen der Umgebungstemperatur oder der Luftfeuchtigkeit sind hilfreich, wenn es um die Anwendung des Thermometers in der Bautechnik geht. Werden Wärmebrücken oder schimmelgefährdete Stellen in der Wohnung gesucht, hilft die Bestimmung dieser Parameter bei der Auswertung der Temperaturdaten. Teilweise sind hier optische und akustische Signale zuzuschalten, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten werden. Außerdem sind Speicherfunktion und Hold-Funktion sinnvoll.

Vor- und Nachteile der Laserthermometer

Laserthermometer werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt und zeichnen sich durch ihre Präzision aus. Messfehler kommen vor, sind aber häufig auf Anwendungsfehler und nicht berücksichtigte Emissionsgrade zurückzuführen.

Die folgenden Vorteile zeichnen moderne Laserthermometer aus:

  • große Messbereiche zwischen -50 und +4000 °C möglich
  • hohe Messgenauigkeit durch berührungsloses Messen
  • schnelle Messergebnisse
  • kein Verschleiß
  • Messen auf bewegten Objekten möglich
  • Messungen auch bei hohen Spannungen oder in aggressiven Materialien möglich
  • keine Beschädigung empfindlicher Oberflächen
  • einfaches Herausfinden fiebriger Patienten (ohne Körperkontakt möglich)

Die genannte hohe Genauigkeit der Laserthermometer wird durch die Kalibrierung mit einem Schwarzkörperstrahler ermöglicht, denn dieser ist eine idealisierte thermische Strahlungsquelle. Durch die Kalibrierung wird sichergestellt, dass die Infrarot-Thermometer verschiedener Hersteller immer die richtige Temperatur anzeigen.

Leichte und präzise Messungen mit dem Laserthermometer möglich

Leichte und präzise Messungen mit dem Laserthermometer möglich(#03)

Doch auch Nachteile sind bei Laserthermometern vorhanden:

  • Emissionsgrade der Materialien müssen bekannt sein
  • Emissionsgrade können sich durch Behandlung der Oberflächen ändern
  • Messung auf hochglänzenden Oberflächen ist problematisch
  • ungenaue Ergebnisse bei Nichteinhaltung des Abstands zum Messobjekt
  • keine Messung durch Glas o. ä. hindurch
  • ungenaue Messungen bei Nebel, Schnee oder Regen

Sicherlich werden an ein Infrarot-Thermometer für den Hausgebrauch weniger hohe Anforderungen gestellt als an ein Thermometer, welches in der Wissenschaft oder in der Industrie zum Einsatz kommt.

Dennoch sollte es präzise Messungen ermöglichen, was dazu führt, dass potenzielle Anwender unbedingt auf die Hochwertigkeit ihrer künftigen Thermometer achten sollten. Bei der Entscheidung für ein Modell ist es daher nicht nur wichtig, den Messbereich entsprechend der geplanten Anwendungen zu wählen, sondern auch, darauf zu achten, dass das Gerät eine gewisse Qualität aufweist.

Verschiedene Tests einiger Organisationen sind bei der Kaufentscheidung nützlich. Mit den Grundzügen der Thermometer sollte dennoch jeder selbst vertraut sein, um eine kompetente Kaufentscheidung treffen zu können.

Für industrielle Anwendungen gilt, dass die möglichen Abweichungen der Gradmessungen des Thermometers so gering wie möglich ausfallen müssen. Die Angaben des Herstellers sind dafür zurate zu ziehen. Des Weiteren kommt es auf die Größe und auf die Handlichkeit des Geräts an, wobei sich diese Kriterien wiederum nach dem Einsatzzweck und dem dort vorhandenen Bewegungsspielraum richten.

In der Küche wird am ehesten ein Einstichthermometer zum Einsatz kommen, auch ein Infrarotthermometer, welches die Oberflächentemperatur von Speisen misst, ist dort sinnvoll, Die Geräte müssen jedoch klein und handlich sein und benötigen keine Zusatzfunktionen. Die Messung der Luftfeuchtigkeit ist bei einem auf Infrarot basierenden Thermometer, welches in der Küche angewendet wird, sicherlich nicht nötig!


Bildnachweis:©Shutterstock-Titelbild: Kobzev Dmitry _-#01: nikkytok -#02: _Kampan -#03: _RidgebackStudio

Über 

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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