DE102007038272A1

DE102007038272A1 - Temperaturmessgerät

Info

Publication number: DE102007038272A1
Application number: DE102007038272A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang SCHWÖRER
Original assignee: Testo SE and Co KGaA
Current assignee: Testo SE and Co KGaA
Priority date: 2007-08-14
Filing date: 2007-08-14
Publication date: 2009-02-19
Anticipated expiration: 2027-08-15
Also published as: DE102007038272B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Temperaturmessgerät (1) mit einem Infrarotstrahlungs-Detektor (2) zur Temperaturmessung eines Messflecks an einem Messobjekt, welcher Detektor (2) eine Optik-Anordnung (3) mit optischen Elementen (4) aufweist, die ein von dem Messobjekt ausgesandtes Strahlungssignal auf ein Sensorelement (6) des Detektors (2) leitet. Um ein Temperaturmessgerät (1) zur Verfügung zu haben, welches dem Anwender auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen eine Variation der Messfleckgröße ohne eine Änderung der Position des Temperaturmessgeräts (1) gestattet und so eine einfach und schnell durchzuführende Temperaturmessung ermöglicht, wird vorgeschlagen, die Optik-Anordnung (3) mit einer Stelleinrichtung (7) zu versehen und mittels dieser Stelleinrichtung (7) wenigstens eines der optischen Elemente (4) der Optik-Anordnung (3) und/oder das Sensorelement (6) zur Variation der Bildweite der Optik-Anordnung (3) zu positionieren und/oder wenigstens ein optisches Element (4) in seinem Öffnungsverhältnis zu ändern (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft ein portables Temperaturmessgerät mit einem Infrarotstrahlungs-Detektor zur Temperaturmessung eines Messflecks an einem Messobjekt, welcher Detektor eine Optik-Anordnung mit optischen Elementen aufweist, die ein von dem Messobjekt ausgesandtes Strahlungssignal auf ein Sensorelement des Detektors leitet.
Portable Temperaturmessgeräte auf Infrarot-Basis der eingangs genannten Art sind bekannt und in verschiedenen Ausführungen erhältlich, wobei das von dem Messobjekt ausgesandte Strahlungssignal auf seinem Weg von dem Messobjekt zu dem Sensorelement bei Eintritt in das Messgerät einem festgelegten Strahlengang folgt. Dieser Umstand bringt es mit sich, dass sich eine Änderung der Größe des Messflecks für den Anwender des Temperaturmessgeräts recht umständlich gestaltet. Bei der gewünschten Größenänderung muss nämlich immer wieder der Abstand des Messgeräts selbst zum Messobjekt iterativ variiert werden, bis die gewünschte Größe erreicht ist. Unter Umständen kann die gewünschte Größe des Messflecks aufgrund der häufig extremen Umgebungsbedingungen gar nicht erreicht werden, da sich das mit dem Strahlengang gekoppelte Öffnungsverhältnis des optischen Systems nicht mit der für die gewünschte Messfleckgröße notwendigen Entfernung zum Objekt in Einklang bringen lässt, etwa bei hohen Temperaturen des Messobjekts und großem Öffnungsverhältnis der Optik-Anordnung.
Es besteht daher die Aufgabe, ein portables Temperaturmessgerät zur Verfügung zu stellen, welches dem Anwender auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen eine Variation der Messfleckgröße ohne eine Änderung der Position des Temperaturmessgeräts gestattet und so eine einfach und schnell durchzuführende Temperaturmessung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein portables Temperaturmessgerät der eingangs genannten Art, bei dem die Optik-Anordnung mit einer Stelleinrichtung versehen ist und mittels dieser Stelleinrichtung wenigstens eines der optischen Elemente der Optik-Anordnung und/oder das Sensorelement zur Variation der Bildweite der Optik-Anordnung positionierbar und/oder wenigstens ein optisches Element in seinem Öffnungsverhältnis änderbar ist.
Die einfache und schnelle Temperaturmessung mit einem im wesentlichen ortsfesten Temperaturmessgerät wird also entweder dadurch ermöglicht, dass die erfindungsgemäße Stelleinrichtung der Optik-Anordnung die Relativpositionen der optischen Elemente zueinander oder die Position der Optik-Anordnung bezüglich des Sensorelements ändert oder an der Optik-Anordnung durch ein anderes optisches Element der Durchmesser des Lichtstrahlbündels, der in der Optik-Anordnung in Richtung des Sensorelements durchgelassen wird, geändert wird. So lässt sich eine insbesondere stufenlose Verstellung der Messfleckgröße von einem nahen Scharfpunkt bis in das Fernfeld der Optik des Messgeräts erreichen.
Eine hinsichtlich einer einfachen Herstellung und guten Handhabung vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Temperaturmessgeräts kann darin bestehen, dass die optischen Elemente der Optik-Anordnung durch eine Anzahl von Linsen und/oder Spiegeln gebildet sind, welche relativ zueinander innerhalb eines Gehäuses verschiebbar sind.
Ebenso lässt sich eine andere Ausführung des portablen Temperaturmessgeräts gut handhaben, bei der eines der optischen Elemente als Blende mit durch die Stelleinrichtung diskret oder kontinuierlich änderbarem Öffnungsdurchmesser vorgesehen ist. Diese Blende kann zum Beispiel als Irisblende mit Lamellen ausgebildet sein.
Die Stelleinrichtung der Optik-Anordnung ist zweckmäßigerweise an dem Temperaturmessgerät so angeordnet, dass sie dessen Einsetzbarkeit auch unter beengten Bedingungen möglichst wenig einschränkt, so dass eine vorteilhafte Weiterbildung des Temperaturmessgeräts darin bestehen kann, die Stelleinrichtung parallel zu der von ihr zu bewegenden Optik-Anordnung des Temperaturmessgeräts anzuordnen. Die Stelleinrichtung kann aber auch an anderen passenden Orten, etwa innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses mit der Optik-Anordnung, untergebracht sein.
Um eine sichere Positions- und/oder Lageänderung von durch die Stelleinrichtung zu bewegender Teile gewährleisten zu können, ist die Stelleinrichtung der Optik-Anordnung zweckmäßigerweise mit wenigstens einem Antriebsmittel versehen, welches manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch antreibbar ist.
Insbesondere dann, wenn bei einer Positions- und/oder Lageän derung beweglicher Teile der Optik-Anordnung eine Umsetzung einer Drehbewegung in eine Linearbewegung vonnöten ist, kann das Antriebsmittel der Stelleinrichtung vorteilhafterweise mit einem, an wenigstens einem optischen Element angreifenden Kupplungselement, insbesondere einem Spindeltrieb, versehen sein.
Besonders präzise Bewegungen der optischen Elemente der Optik-Anordnung lassen sich bei einer Ausführung des erfindungsgemäßen Temperaturmessgeräts erzielen, bei der das Kupplungselement manuell durch eine Stellschraube oder motorisch über einen Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor betätigbar ist.
Bei einer weiteren Ausführung des portablen Temperaturmessgeräts kann die Stelleinrichtung zum Verfahren in vorgegebene Positionen oder zur stufenlosen Positionsänderung der optischen Elemente der Optik-Anordnung vorgesehen sein. Hierbei kann etwa eine Positionsvorgabe für Blendeneinstellungen und ein stufenloser Verfahrweg für Linsen zweckmäßig sein. Ebenso sind aber auch feste Verfahrpositionen für Linsen und/oder Spiegel der Optik-Anordnung des Temperaturmessgeräts denkbar. Gegebenfalls können für unterschiedliche Verfahrpositionen aufgrund der dann verschiedenen Verfahrwege unterschiedliche Übersetzungen an dem Antriebsmittel vorgesehen sein.
Um dem Anwender die Ausrichtung des Temperaturmessgeräts auf einen bestimmten Punkt oder Bereich des Messobjekts zu erleichtern kann das erfindungsgemäße Temperaturmessgerät mit einem Projektionsmittel versehen sein, welches die Ausdehnung des zu erfassenden Messflecks auf das Messobjekt projiziert. Dieses Projektionsmittel kann beispielsweise als Laservisier ausgebildet sein, welches ein kreuz- oder kreisförmiges Muster mit der Ausdehnung des Messflecks auf das Messobjekt pro jiziert.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Messgeräts ist dabei das Projektionsmittel zur, von der Anordnung der optischen Elemente abhängigen Projektion des Messflecks ausgebildet, wodurch die Größe des Messflecks in Abhängigkeit von der mittels der Stelleinrichtung positionierten bzw. geänderten optischen Elemente anpassbar ist, so dass an dem Messgerät eine der Messfleckgröße passend zugeordnete Einstellung der Optik-Anordnung erreichbar ist.
Zweckmäßigerweise ist eine andere Ausführungsform des Temperaturmessgeräts hierbei mit einem zuschaltbaren Steuermittel versehen, welches automatisch eine Änderung der Position oder des Öffnungsverhältnisses der optischen Elemente in ein Steuersignal für das Projektionsmittel oder umgekehrt eine Größenänderung der Projektion an dem Projektionsmittel in ein Steuersignal für die optischen Elemente der Optik-Anordnung umsetzt. Bei Abschalten des betreffenden Steuermittels sind die Optik-Anordnung und das Projektionsmittel auch unabhängig voneinander betreibbar.
Bei einer Weiterbildung des portablen Temperaturmessgeräts von gegebenenfalls eigenständiger erfinderischer Bedeutung ist an diesem mindestens ein Sensormittel vorgesehen, welches einen Bereich des Messobjekts in der Nähe des Messflecks optisch erfasst, so dass mit dem Sensormittel eine ebene Abbildung des betreffenden Bereichs des Messobjekts erzeugt und ausgewertet werden kann.
Um den Abstand des Messflecks an dem Messobjekts von dem Temperaturmessgerät möglichst genau bestimmen zu können, kann eine zweckmäßige Ausbildung des Temperaturmessgeräts mit einem Sender versehen sein, welcher für wenigstens eines der Sensormittel auswertbare Signale erzeugt, insbesondere ein Ultraschall- oder Infrarotsender.
Mit guten optischen Erfassungsmöglichkeiten, sowie einfach und sicher anzuordnen und unterzubringen, ist das Sensormittel bei einer Ausführung des Temperaturmessgeräts, bei der das mindestens eine Sensormittel als Bildsensor, bevorzugt als CCD-Sensor, ausgebildet ist, und an dem Messgerät vorgebbar ist, ob an dem Sensormittel ein oder mehrere Punkte, ein Bereich oder die gesamte Sensorfläche zur Messwerterzeugung beteiligt sind.
Um aus optischen Informationen des mindestens einen Sensormittels eine Entfernungsinformation gewinnen zu können, kann an dem erfindungsgemäßen Temperaturmessgerät eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die Messwerte des mindestens einen Sensormittels hinsichtlich einer Frequenzverteilung oder eines Phasenvergleichs auswertet.
Zur Verwertung der mittels der Sensoren gewonnenen und durch die Auswerteeinrichtung ausgewerteten Abstandinformationen kann an dem Temperaturmessgerät, zweckmäßigerweise der Auswerteeinrichtung, eine Steuereinheit zugeordnet sein, die zur Umsetzung von Messwerten des Sensormittels in Steuersignale für die Stelleinrichtung vorgesehen ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in der stark schematisierten Zeichnungsfigur näher erläutert. In der teilweise aufgebrochenen Draufansicht der 1 ist ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes portables Temperaturmessgerät zu erkennen, das einen Infrarotstrahlungs-Detektor 2 zur Temperaturmessung eines Messflecks an einem nicht dargestellten Messobjekt aufweist. Der Detektor 2 ist mit einer Optik-Anordnung 3 mit optischen Elementen 4 ver sehen, wobei in der 1 lediglich eine Linse als optisches Element 4 dargestellt ist. Ein von dem nicht dargestellten Messobjekt ausgesandtes Strahlungssignal wird dabei entlang von, je nach Einstellung der optischen Elemente 4 der Optik-Anordnung 3 unterschiedlichen Strahlengängen 5 auf ein Sensorelement 6 des Detektors 2 geleitet. Die ebene Ausdehnung der Strahlengänge ist hierbei durch die Doppelpfeile angedeutet. Gut zu erkennen ist in der 1, dass die Optik-Anordnung 3 des Temperaturmessgeräts 1 mit einer Stelleinrichtung 7 versehen ist, mittels derer die optischen Elemente 4 zur Variation der Bildweite der Optik-Anordnung 3 positionierbar ist. Eines oder mehrere der optischen Elemente 4 führen bei der durch die Stelleinrichtung 7 verursachten Positionierung eine durch den Doppelpfeil an der Stelleinrichtung 7 angedeutete Linearbewegung durch und werden hierdurch entweder relativ zueinander oder in Gruppen oder als Ganzes bezüglich des Sensorelements 6 positioniert.
Das in der 1 als Linse ausgebildete optische Element 4 ist gegenüber den anderen, nicht dargestellten optischen Elementen innerhalb des Gehäuses 8 verschiebbar. Ebenfalls ist in der 1 ein weiteres optisches Element nicht zu erkennen, das als Blende im für den Betrachter linken Eintrittsbereich des Temperaturmessgeräts 1 angeordnet ist. Demgegenüber gut erkennbar ist, dass die Stelleinrichtung 7 parallel zu der von ihr zu bewegenden Optik-Anordnung 3 des Temperaturmessgeräts 1 angeordnet ist. Die Stelleinrichtung 7 ist hierbei mit einem nicht weiter dargestellten Antriebsmittel 9 in Form eines elektrischen Schrittmotors versehen, welcher die Bewegung der optischen 4 Elemente antreibt. Zur Übersetzung der von dem Antriebsmittel 9 zur Verfügung gestellten Drehbewegung in eine Linearbewegung der optischen Elemente 4 ist zwischen dem Antriebsmittel 9 und den optischen Elementen 4 ein an letzteren angreifendes Kupplungs mittel 10 vorgesehen.
In der Darstellung der 1 weiter nicht erkennbar ist das Temperaturmessgerät mit einem Projektionsmittel versehen, welches den zu erfassenden Messfleck an dem Messobjekt auf dieses projiziert. Die Projektion erfolgt mit Hilfe eines Laservisiers als Projektionsmittel, dessen Strahlengang durch ein nicht dargestelltes Steuermittel steuerbar von der Position bzw. Einstellung der optischen Elemente 4 abhängt. In ihrer räumlichen Ausdehnung entspricht die Projektion dabei jeweils im wesentlichen dem zugeordneten, durch die Optik-Anordnung 3 gebildeten Strahlengang 5.
Demnach betrifft die vorstehend beschriebene Erfindung also ein Temperaturmessgerät 1 mit einem Infrarotstrahlungs-Detektor 2 zur Temperaturmessung eines Messflecks an einem Messobjekt, welcher Detektor 2 eine Optik-Anordnung 3 mit optischen Elementen 4 aufweist, die ein von dem Messobjekt ausgesandtes Strahlungssignal auf ein Sensorelement 6 des Detektors 2 leitet. Um ein Temperaturmessgerät 1 zur Verfügung zu haben, welches dem Anwender auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen eine Variation der Messfleckgröße ohne eine Änderung der Position des Temperaturmessgeräts 1 gestattet und so eine einfach und schnell durchzuführende Temperaturmessung ermöglicht, ist die Optik-Anordnung 3 mit einer Stelleinrichtung 7 versehen und mittels dieser Stelleinrichtung 7 ist wenigstens eines der optischen Elemente 4 der Optik-Anordnung 3 und/oder das Sensorelement 6 zur Variation der Bildweite der Optik-Anordnung 3 positionierbar und/oder wenigstens ein optisches Element 4 in seinem Öffnungsverhältnis änderbar.

Claims

Portables Temperaturmessgerät mit einem Infrarotstrahlungs-Detektor zur Temperaturmessung eines Messflecks an einem Messobjekt, welcher Detektor eine Optik-Anordnung mit optischen Elementen aufweist, die ein von dem Messobjekt ausgesandtes Strahlungssignal auf ein Sensorelement des Detektors leitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik-Anordnung (3) mit einer Stelleinrichtung (7) versehen ist und dass mittels dieser Stelleinrichtung (7) wenigstens eines der optischen Elemente (4) der Optik-Anordnung (3) und/oder das Sensorelement (6) zur Variation der Bildweite der Optik-Anordnung (3) positionierbar und/oder wenigstens ein optisches Element (4) in seinem Öffnungsverhältnis änderbar ist.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente (4) der Optik-Anordnung (3) durch eine Anzahl von Linsen und/oder Spiegeln gebildet sind, welche relativ zueinander innerhalb eines Gehäuses (8) verschiebbar sind.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eines der optischen Elemente (4) als Blende mit durch die Stelleinrichtung (7) diskret oder kontinuierlich änderbarem Öffnungsdurchmesser vorgesehen ist.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) parallel zu der von ihr zu bewegenden Optik-Anordnung (3) des Temperaturmessgeräts (1) angeordnet ist.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) mit wenigstens einem Antriebsmittel (9) versehen ist, welches manuell, elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch antreibbar ist.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (9) der Stelleinrichtung (7) mit einem an wenigstens einem optischen Element (4) angreifenden Kupplungselement (10), insbesondere einem Spindeltrieb, versehen ist.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (10) manuell durch eine Stellschraube oder motorisch über ein Elektromotor, insbesondere einen Schrittmotor, betätigbar ist.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (7) zum Verfahren in vorgegebene Positionen oder zur stufenlosen Positionsänderung der optischen Elemente (4) der Optik-Anordnung (3) vorgesehen ist.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Projektionsmittel versehen ist, welches die Ausdehnung des Messflecks auf das Messobjekt projiziert.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektionsmittel zur von der Anordnung der optischen Elemente (4) abhängigen Projektion des Messflecks ausgebildet ist.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Messgerät (1) mit einem zuschaltbaren Steuermittel versehen ist, welches automatisch eine Änderung der Position oder des Öffnungsverhältnisses der optischen Elemente (4) in ein Steuersignal für das Projektionsmittel oder eine Größenänderung der Projektion an dem Projektionsmittel in ein Steuersignal für die optischen Elemente (4) der Optik-Anordnung (3) umsetzt.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit mindestens einem Sensormittel versehen ist, welches einen Bereich des Messobjekts in der Nähe des Messflecks optisch erfasst.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Sender versehen ist, welcher für wenigstens eines der Sensormittel auswertbare Signale erzeugt, insbesondere ein Ultraschall- oder Infrarotsender.
Portables Temperaturmessgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sensormittel als Bildsensor, bevorzugt als CCD-Sensor ausgebildet ist, und an dem Messgerät (1) vorgebbar ist, ob an dem Sensormittel ein oder mehrere Punkte, ein Bereich oder die gesamte Sensorfläche zur Messwerterzeugung beteiligt sind.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, das an diesem eine Auswerteeinrichtung vorgesehen ist, die Messwerte des mindestens einen Sensormittels hinsichtlich einer Fre quenzverteilung oder eines Phasenvergleichs auswertet.
Portables Temperaturmessgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerteeinrichtung eine Steuereinheit zugeordnet ist, die zur Umsetzung von Messwerten des Sensormittels in Steuersignale für die Stelleinrichtung (7) vorgesehen ist.