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Messung der Temperatur

Einführung Strahlungsthermometrie

Jeder Stoff, dessen Temperatur oberhalb des absoluten Nullpunktes liegt, sendet elektromagnetische Strahlung aus. Diese Wärmestrahlung kommt durch die Schwingungen der Atome und Moleküle zustande. Diese Schwingungen nehmen mit steigender Temperatur zu. Das Spektrum der Temperaturstrahlung erstreckt sich vom mittleren Infrarot bis ins sichtbare Spektrum.

Abb.1
Elektromagnetisches Strahlungsspektrum

Durch die Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen erfolgt ein Wärmetransport durch Strahlung. Diese Strahlung kann berührungslos gemessen werden. Die Messgeräte werden Strahlungsthermometer, Strahlungspyrometer oder auch Pyrometer genannt. Trifft eine solche elektromagnetische Strahlung auf eine Oberfläche, so wird ein Teil der Strahlung reflektiert, absorbiert oder durchgelassen. Ein Körper, der Strahlung nicht durchlässt und nicht reflektiert, wird Schwarzer Körper genannt. Das heißt, die einfallende Strahlung wird von diesem Körper vollständig absorbiert. In der Natur kommt ein solcher Körper nicht vor, er kann aber näherungsweise technisch realisiert werden.Ein Schwarzer Körper kann auch Strahlung emittieren und wird dann Schwarzer Strahler genannt. Schwarze Strahler werden vom Planck'schen Strahlungsgesetz beschrieben. Es stellt einen Zusammenhang her zwischen der Strahlungsleistung eines Schwarzen Strahlers in Abhängigkeit von Wellenlänge bzw. Frequenz, die bei einer bestimmten Temperatur vom Strahler emittiert wird.

Die berührungslose Temperaturmessung hat viele Vorteile:

  • Messungen von sehr hohen Temperaturen
  • Messungen der Temperatur von Körpern mit schlechter Wärmeleitfähigkeit oder kleiner Wärmekapazität
  • Temperaturmessungen an schwer zugänglichen Gegenständen
  • Temperaturmessungen an sich bewegenden Objekten
  • Temperaturmessungen an kleinen und großen Flächen

Folgende Nachteile müssen genannt werden:

  • Emissionsgrad muss groß genug und bekannt sein, sonst ist keine exakte Messung möglich
  • Niedrige Temperaturen lassen sich nur schwer erfassen
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