Berührungslose Temperaturmessung (mit Pyrometer)

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Panos

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Berührungslose Temperaturmessung (mit Pyrometer)
Infrarottemperaturmessung auf Kupfer-Zirkon Material.

Hallo zusammen,

ich habe folgendes Problem,
ich versuche die Temperatur zu messen und das Objekt hat eine Emissionsgrad sehr niedrig, ca. 0,128 und ist nicht überall gleich (nicht homogenes Material), und ändert sich mit der Temperaturanstieg ab 220°C die Farbe und die Eigenschaften.
jetzt wir überlegen ein Ring außerum mit einem hohen Emissiongrad zu beschaffen um besseren Ergebnisse zu schaffen.

Die Frage ist aus welchem Material das Ring sein soll? Stahl, Guss..?

zusätzliche Infos:
es wird in Vakuum eingesetzt
es darf rein Metall sein, als keine Farbe, eloxieren usw.
Temperaturmessbereich ab 20°C bis 350°C

Danke im Voraus für eure Antworte.
Grüß Panos
 
Wenn du schon den Emissionsgrad kennst, kannst du kein kalibrierbares Thermometer nutzen? Der Ring drumherum soll durch Wärmeleitung erhitzt werden, oder wie ist das gemeint?
 
Danke für die schnelle Antwort,

ja der Ring sollte die gleiche Temperatur haben und dann messe ich die Temperatur auf dem Ring.
Emissionsgrad habe raus gefunden aber trotzdem wenn ich den Pyrometer bewege dann bekomme große Unterscheide von Temp. es wurde festgelegt, dass das Material an sich mit dem Temperaturanstieg anderes verhält.
 
Da müsstest du irgendwie eine Kalibrierkurve über verschiedene Temperaturen erstellen. Die unterschiedliche Temperaturverteilung kannst du durch eine entsprechende Streuung (Fokusverhältnis des Thermometers) vielleicht mitteln. Von welcher Fläche reden wir denn hier?

Beachte auch, dass du für Messungen im Vakuum eine IR-durchlässige Scheibe benötigst. Sonst bleibt ein Teil der Strahlung im Glas stecken.
 
a) wäre es wohl besser, die Anwendung genauer zu beschreiben
b) wäre es vielleicht besser, nicht berührungslos zu messen
 
ich versuche noch mal zu erklären,
leider kann ich keine Fotos hochladen oder?
Die Farbe ist wie Kupfer Farbe
Anwendung Temperaturmessung auf eife Sputteranlage für die Bestimmung der Temp. des Sustrates während der Beschichtung
es geht nur Berührungslos -> der Kupfer-Zirkon Teller dreht sich während der Beschichtung
Vergleichsmessungen wurden mit Thermoelemente durchgeführt, also statische Temp. wenn das Objekt nicht dreht wurden schon gemacht um den Emissionsgrad zu ermitteln
es gibt eine Scheibe die 100 % durchlässig sein soll, entsprechend Hersteller Hinweise
Weiß jmd. warum kann ich kein Foto hochladen?
 
Panos schrieb:
Weiß jmd. warum kann ich kein Foto hochladen?
Unten erst auf
Dateianhänge, dann auf
Datei hinzufügen klicken und Datei auswählen.
Geht auch am Mobilgerät. Nur eben keine Monsterbilder hochladen. Das ist zurecht unterbunden.
Screenshot_2020-02-09-20-44-57-396_org.mozilla.firefox.jpg

Wegen dem Zirkon: ist das mit Weichlot auf eine Kupferplatte aufgelötet?

PS
 
Hi Panos, kannst du denn nicht einen statischen Referenzpunkt mit gleichem Immissionsfaktor und bekannter Temperatur irgendwo hinbasteln? Dann müsstest du die Messung eigentlich ganz gut Kalibrieren können.

Was mir sonst noch spontan einfällt: Messbereich richtig ausgewählt? Und nie im 90 Grad Winkel messen, sonst musst du die eigene Reflexionen mit. 5 Grad +- wären optimal.

Gruß
Stefan
 
Panos schrieb:
...eine Emissionsgrad sehr niedrig, ca. 0,128 und ist nicht überall gleich (nicht homogenes Material), und ändert sich mit der Temperaturanstieg ab 220°C die Farbe und die Eigenschaften.
jetzt wir überlegen ein Ring außerum mit einem hohen Emissiongrad zu beschaffen um besseren Ergebnisse zu schaffen.

Hi Panos,

hier hatte ich mal was zu Emissionsgrad usw geschrieben, das gilt immer noch.

Wenn du einen Ring außen rum machst, lackier ihn mit Graphitspray. Dann hast du ein konstanten Emissionsfaktor.
 
"Irgendwas" draufsprühen oder Pinseln ist sehr optimistisch.
Sputtern erfordert eine mittlere freie Wellenlänge im zweistelligen cm-Bereich, also ein Hochvakuum (beginnt bei 10^-3 mbar, Sputtern benötigt eher ab 10^-4 mbar).
Da herrschen schon recht ordentliche Ansprüche an die verwendeten Werkstoffe hinsichtlich Kontamination mit Fremdmaterial, Temperaturbeständigkeit beim Ausheizen, Dampfdruck des Materials, ...
Ein paar Tropfen Wasser gehen ja noch halbwegs, aber höhersiedende Kohlenwasserstoffe können da tagelang Freude bereiten. :mrgreen:

Ich würde mal ein Forum für Experimentalphysik versuchen. Da sitzen eher die kompetenten Leute. Eventuell auch mal hier versuchen.
Dann aber mit vernünftiger Beschreibung.

Ich würde übrigens erst einmal gründlich prüfen, ob nicht doch ein Messfühler am Objekt platziert werden kann. Die Messgenauigkeit (zu der Du nichts geschrieben hast!) ist deutlich höher.
Ich könnte mir durchaus vorstellen, dass es Vakuum-geeignete Schleifringe gibt. Damit eine vernünftige Vierleitermessung aufgebaut sollte das Problem mit einem einfachen PT100 Sensor lösen.
Alternativ könnte man eine komplette Messelektronik vakuumfest kapseln und mit auf den sich drehenden Teller bauen. Die Messwerte werden dann mit einer optischen Sendestrecke (LED durch ein optisches Fenster und eine Photodiode auf der Gegenseite) übertragen. Man kann Elektronik durchaus so bauen, dass sie Temperaturen im Bereich 300°C aushält - mit einer Lebensdauer im Stundenbereich. Für Experimente kann das ausreichen.

Schreib erst einmal Deine Anforderungen komplett auf und zwar in einer Form, dass jemand der keine weiteren Infos hat damit ein vollumfängliches Bild der Lage bekommt. Sonst wird das bei so einer vergleichsweise komplexen Fragestellung nichts.
 
Dev schrieb:
Ein paar Tropfen Wasser gehen ja noch halbwegs, aber höhersiedende Kohlenwasserstoffe können da tagelang Freude bereiten. :mrgreen:
Das ist noch deutlich untertrieben. Wasser ist aufgrund seiner Polarität und der damit verbundenen Haftkräfte schon ein echtes Problem. Höhersiedende Kohlenwasserstoffe können dir langfristig dein Vakuum beeinträchtigen - deshalb sind z. B. Turbomolekularpumpen auf der Hochvakuumseite auch magnetgelagert. Aus Kugellagern würde man das Schmiermittel verdampfen und es käme bis zum Pumpentod garnicht erst zum Hochvakuum...

Solche Stoffe dürften aber in Graphitspray nicht enthalten sein. Habe mir gerade mal willkürlich ein Sicherheitsdatenblatt rausgesucht und da ging es maximal bis Butan. In der Hoffnung, dass es nicht irgendwelchen nicht-angegebenen Rotz gibt...
 
Panos schrieb:
Berührungslose Temperaturmessung (mit Pyrometer)

Emissionsgrad ca. 0,128
nicht überall gleich (nicht homogenes Material)
ändert sich mit der Temperaturanstieg ab 220°C die Farbe und die Eigenschaften.

zusätzliche Infos:
es wird in Vakuum eingesetzt
es darf rein Metall sein, als keine Farbe, eloxieren usw.
Temperaturmessbereich ab 20°C bis 350°C

Panos schrieb:
Anwendung Temperaturmessung auf eife Sputteranlage für die Bestimmung der Temp. des Sustrates während der Beschichtung
der Kupfer-Zirkon Teller dreht sich
es gibt eine Scheibe die 100 % durchlässig sein soll, entsprechend Hersteller Hinweise

Das Problem bei so einem kleinen Emissionsgrad ist, dass du hauptsächlich die Reflektion von anderen IR-Quellen misst. Ich habe schon Kollegen demonstriert, wie eine heiße Aluplatte etwa als Raumtemperatur gemessen wird und wenn ich meine Hand drüber halte plötzlich 35 °C misst. Weil die Strahlung meiner Hand reflektiert wird.

In deinem Fall, wenn Metall Blank ohne Eloxal, Lack etc. gefordert ist: hast du genug Platz um Bohrungen zu machen?

Aus einer ausreichend tiefen (nicht zu großen) Bohrung kommt praktisch nur die auf der Innenfläche erzeugte IR-Strahlung raus und man bekommt nahe 1 an Emissionsgrad.
Dazu musst du aber mit einer Thermokamera mit ausreichender Auflösung arbeiten und der Teller muss sich logischerweise langsam genug drehen.
 
Thema: Berührungslose Temperaturmessung (mit Pyrometer)

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