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Die
Erfindung betrifft ein Infrarot-Temperaturmessgerät, insbesondere
ein 1-Punkt-Pyrometer, mit einer für Infrarot-Strahlung sensitiven
Infrarot-Sensoreinheit, wobei die Infrarot-Strahlung in einem Strahlengang
geführt
ist.
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Die
Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betrieb eines Infrarot-Temperaturmessgeräts, insbesondere
eines 1-Punkt-Pyrometers mit einer für Infrarot-Strahlung sensitiven
Infrarot-Sensoreinheit, wobei die Infrarot-Strahlung in einem Strahlengang geführt wird.
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Derartige
Infrarot-Temperaturmessgeräte sind
bekannt und werden zur berührungslosen
Temperaturmessung, insbesondere an einzelnen Messpunkten eingesetzt.
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Die
bekannten Infrarot-Temperaturmessgeräte werden hierbei als thermisch
angeglichenes System aus Optik, Halter und Sensor gefertigt, um
zu verhindern, dass die Infrarot-Sensoreinheit eine Überlagerung
aus der Temperatur am Messpunkt und der Eigentempe ratur des Infrarot-Temperaturmessgeräts misst.
Bei Gebrauch der bekannten Infrarot-Temperaturmessgeräte ist es üblich, ein
Infrarot-Temperaturmessgerät,
welches einem Wechsel der Umgebungsbedingungen ausgesetzt wurde – zum Beispiel
beim Eintritt in einen Kühlraum – vor einer
korrekten Messung während
einer Angleichzeit, bis sich ein isothermisches Gleichgewicht eingestellt hat,
nicht zu verwenden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gebrauchseigenschaften
eines Infrarot-Temperaturmessgeräts
zu verbessern.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist bei einem Infrarot-Temperaturmessgerät der eingangs
genannten Art eine Verschließeinrichtung
vorgesehen, mit welcher in einer Schließposition der Strahlengang
des Infrarot-Temperaturmessgeräts
verschließbar
ist.
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Von
Vorteil ist dabei, dass mit der in dem Strahlengang befindlichen
Verschließeinrichtung
der Infrarot-Sensoreinheit eine Referenztemperatur sichtbar gemacht
werden kann, mit welcher Schwankungen der Umgebungstemperatur bei
Verarbeitung der eigentlichen Messsignale ausgeglichen werden können. Es
ist somit nicht mehr erforderlich, das Erreichen eines Temperaturgleichgewichts
zwischen dem Infrarot-Temperaturmessgerät oder Teilen davon und der
Umgebung abzuwarten, wodurch sich die Handhabung des Infrarot-Temperaturmessgeräts erheblich
vereinfacht.
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Die
Referenztemperatur kann hierbei durch eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung
in dem Infrarot-Temperaturmessgerät auf einen konstanten Temperaturwert
gehalten werden. Eine besonders einfache Ausführung sieht jedoch vor, dass
die Verschließeinrichtung
thermisch an die Infrarot-Sensoreinheit gekoppelt ist. Somit wird
erreicht, dass die Infrarot-Sensoreinheit in Schließposition
der Verschließeinrichtung
zumindest näherungsweise
die Eigentemperatur misst. Die Verschließeinrichtung kann auch an ein
Gehäuseteil
oder an eine Küvette der
Infrarot-Temperaturmesseinrichtung thermisch gekoppelt sein.
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Gemäß einem
Ausführungsbeispiel
kann eine Betätigungseinrichtung
vorgesehen sein, mit welcher die Verschließeinrichtung aus einer Offenposition
in die Schließposition
und umgekehrt überführbar ist.
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Beispielsweise
kann die Betätigungseinrichtung
manuell über
eine Mechanik ausgelöst
werden. Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich jedoch, wenn
die Betätigungseinrichtung
elektrisch betätigbar
ist.
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Zur
periodisch wiederkehrenden Betätigung oder
zur Betätigung
in vorgegebenen Zeitabständen kann
ein Zeitmessmittel vorgesehen sein, welches an die Betätigungseinrichtung
angeschlossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Infrarot-Sensoreinheit automatisiert
in vorgegebenen Zeitabständen
die Referenztemperatur der Verschließeinrichtung sichtbar gemacht
werden kann, sodass automatisiert eine Messwertkorrektur durchgeführt werden
kann.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann ein Betätigungsmittel,
beispielsweise ein Betätigungsknopf oder
eine mechanische Betätigungsvorrichtung
zur manuellen Betätigung
der Verschließeinrichtung,
vorgesehen sein. Von Vorteil ist dabei, dass ein Anwender selbständig den
Zeitpunkt bestimmen kann, zu welchem der Infrarot-Sensoreinheit
die Referenztemperatur sichtbar gemacht werden soll.
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Um
beispielsweise Temperaturschwankungen der Umgebung bei der Korrektur
von Messwerten berücksichtigen
zu können,
kann vor gesehen sein, dass ein Speichermittel zur Speicherung wenigstens
eines Messwerts der Infrarot-Sensoreinheit ausgebildet ist. In diesem
Speichermittel können
beispielsweise Messwerte, die mit verschlossenem Strahlengang gewonnen
wurden, hinterlegt werden, um diese für die Korrektur von Messwerten
beziehungsweise Messsignalen bei geöffneter Verschließeinrichtung
bereit zu haben.
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Beispielsweise
kann die Verschließeinrichtung
ein schwenkbares Plättchen
oder eine Irisblende oder eine Lamellenblende oder ein anderes,
in den Strahlengang bringbares Verschließelement aufweisen.
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Nochmals
verbesserte Möglichkeiten
der Korrektur von Messwerten eines Infrarot-Temperaturmessgeräts werden
erreicht, wenn ein zusätzlicher Temperatursensor
vorgesehen ist, welcher die Temperatur der Verschließeinrichtung
erfasst.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, welcher die Temperatur der
Infrarot-Sensoreinheit erfasst.
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Ist
die Infrarot-Sensoreinheit des Infrarot-Temperaturmessgeräts in einer
Küvette
angeordnet, so kann ein zusätzlicher
Temperatursensor vorgesehen sein, welcher die Temperatur der Küvette erfasst.
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Vorzugsweise
ist der zusätzliche
Temperatursensor wärmeleitend
an denjenigen Teil des Infrarot-Temperaturmessgeräts gekoppelt,
dessen Temperatur erfasst werden soll.
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Zur
Korrektur von Schwankungen der Umgebungstemperatur und dergleichen
kann eine Kompensationseinrichtung vorgesehen sein, mit welcher die
Messwerte der Infrarot-Sensoreinheit korrigierbar sind. Eine derartige
Kompensationseinrichtung kann durch eine elektronische Schaltung
und/oder durch eine digitale Nachbearbeitung der Messsignale und/oder
auf andere Weise realisiert sein.
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Hierbei
kann vorgesehen sein, dass die Kompensationseinrichtung auf die
in dem Speichermittel hinterlegten Temperaturmesswerte zugreift.
Alternativ oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass die Kompensationseinrichtung an wenigstens
einen zusätzlichen
Temperatursensor angeschlossen ist. Von Vorteil ist dabei, dass
in dem Speichermittel hinterlegte Temperaturmesswerte von Referenzmessungen
und/oder nicht durch Infrarot-Messung erhaltene Temperaturmesswerte
zur Korrektur der Messwerte des Infrarot-Temperaturmessgeräts verwendet werden
können.
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Weist
das Infrarot-Temperaturmessgerät
im Strahlengang eine optische Linseneinheit auf, so kann die Verschließeinheit
im Strahlengang vor oder hinter der Linseneinheit und/oder zwischen
zwei Linsen der Linseneinheit angeordnet sein.
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Zur
Lösung
der Aufgabe bei dem eingangs genannten Verfahren ist vorgesehen,
dass während des
Betriebs der Strahlengang verschlossen wird und während der
Schließung
mit der Infrarot-Sensoreinheit ein Kompensationswert oder Referenzwert gewonnen
wird, mit welchem ein bei geöffnetem Strahlengang
mit der Infrarot-Sensoreinheit gewonnener Messwert korrigiert wird.
Von Vorteil ist dabei, dass ein Benutzer des Infrarot-Temperaturmessgeräts den thermischen
Abgleich zwischen Infrarot-Temperaturmessgerät und Umgebung nicht mehr abwarten
muß, da
das Infrarot-Temperaturmessgerät zur
Korrektur der aufgenommenen Messwerte eingerichtet ist.
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Beispielsweise
kann hierzu vorgesehen sein, dass der Strah lengang in vorgegebenen
Zeitabständen,
insbesondere gleichmäßigen Zeitabständen, verschlossen
wird, wobei jeweils ein Kompensationswert gewonnen wird. Somit können Temperatursprünge bei
einem Wechsel der Umgebungsbedingungen erkannt und bei einer Korrektur
der Messwerte der Infrarot-Sensoreinheit verwendet werden.
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Temperatursprünge können beispielsweise berücksichtigt
werden, wenn die Differenz zwischen zwei zu unterschiedlichen Zeitpunkten
gewonnenen Kompensationswerten berechnet und zur Korrektur des Messwertes
der Infrarot-Sensoreinheit verwendet wird.
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Die
Erfindung kann mit Vorteil bei 1-Punkt-Pyrometern eingesetzt werden,
bei welchen die Infrarot-Sensoreinheit ein einziges für Infrarot-Strahlung
sensitives Messelement aufweist. Weitere Sensoren können für die Messung
einer Umgebungs- oder heat sink-Temperatur vorgesehen sein.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben,
ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Weitere Ausführungsbeispiele
ergeben sich durch Kombination der Merkmale der Patentansprüche untereinander und/oder
mit einzelnen und/oder mehreren Merkmalen der Ausführungsbeispiele.
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Es
zeigt in stark schematisierter Darstellung:
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1 eine
Sicht entlang des Strahlengangs auf eine IR-Sensoreinheit bei Verschließeinrichtung in
Offenstellung,
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2 die
Anordnung gemäß 1 mit
der Verschließeinrichtung
in Schließstellung,
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3 eine
Darstellung des Schnitts längs des
optischen Strahlengangs durch ein Infrarot-Temperaturmessgerät mit geschlossener
Verschließeinrichtung,
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4 das
Infrarot-Temperaturmessgerät
gemäß 3 mit
Verschließeinrichtung
in Offenstellung,
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5 eine
Schnittdarstellung durch ein weiteres erfindungsgemäßes Infrarot-Temperaturmessgerät und
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6 eine
Schnittdarstellung durch ein drittes erfindungsgemäßes Infrarot-Temperaturmessgerät.
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3 zeigt
in einer schematischen Schnittdarstellung ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes
erfindungsgemäßes Infrarot-Temperaturmessgerät.
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Das
Infrarot-Temperaturmessgerät 1 hat eine
Infrarot-Sensoreinheit 2, mit welcher von einem Messobjekt 3 abgestrahlte
Infrarot-Strahlung 4 erfasst und in elektrische Messsignale
umgewandelt wird.
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In
dem Strahlengang der Infrarot-Strahlung 4 zwischen Messobjekt 3 und
Infrarot-Sensoreinheit 2 ist eine Verschließeinrichtung 5 angeordnet,
welche in der in 3 dargestellten Position den
Strahlengang verschließt
und somit verhindert, dass Infrarot-Strahlung 4 von dem
Messobjekt 3 zu der Infrarot-Sensoreinheit 2 gelangt.
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Die
Infrarot-Sensoreinheit 2 ist mit einem Messelement versehen
und das Infrarot-Temperaturmessgerät 1 erfasst bei einer
Messung einen Temperaturwert eines Messpunktes auf dem Messobjekt 3 und
ist somit als Pyrometer ausgebildet.
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Die
Verschließeinrichtung 5 ist
als Plättchen an
einem schwenkbaren Hebel 6 befestigt. Die Schwenkbewegung
des Hebels 6 kann durch eine Betätigungseinrichtung 7 bewirkt
werden.
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Die
Betätigungseinrichtung 7 ist
hierbei elektrisch über
nicht weiter dargestellte Bedienknöpfe und/oder über ein
Zeitmessmittel in Form eines Zeitgebers ansteuer- und betätigbar.
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Die
Infrarot-Sensoreinheit 2 ist in einer Küvette 8 angeordnet,
die eine gehäusebildende
Funktion für
die Infrarot-Sensoreinheit 2 ausübt.
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Die
Küvette 8 ist
als Wärmesenke
ausgebildet.
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Die
Infrarot-Sensoreinheit 2 ist über ein Unterlage 9 an
dem der Öffnung 10 abgewandten
Ende der rohrförmigen
Küvette 8 angeordnet
und somit thermisch an die Verschließeinrichtung 5 gekoppelt.
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Im
Strahlengang der Infrarot-Strahlung 4 ist in der Küvette 8 eine
Linseneinheit 11 angeordnet, mit welcher die Infrarot-Strahlung 4 auf
die Infrarot-Sensoreinheit 2 gebündelt werden kann.
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Die
Verschließeinrichtung 5 ist
in der in 3 dargestellten Schließposition
in Strahlrichtung hinter der Linseneinheit 11 angeordnet.
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4 zeigt
das Infrarot-Temperaturmessgerät 1 gemäß 3 mit
in eine Offenstellung verschwenkter Verschließeinrichtung 5.
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Somit
ist der Strahlengang freigegeben, und die Infrarot-Sensoreinheit 2 kann
die einfallende Infrarot-Strahlung erfassen und temperaturabhängige Messwerte
liefern.
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1 zeigt
in einer nochmals stärker
schematisierten Darstellung eine Ansicht entlang des Strahlengangs
auf die Infrarot-Sensoreinheit 2 in der Küvette 8,
wobei die Verschließeinrichtung 5 in
Offenposition gezeigt ist.
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Durch
Betätigung
der Betätigungseinrichtung 7 wird
die Verschließeinrichtung 5 gemäß 2 in
der durch den Pfeil 12 bezeichneten Weise in einer Schließbewegung
geführt
und verschließt
die Öffnung 10 der
Küvette 8 für die Infrarot-Sensoreinheit 2.
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Die
Infrarot-Sensoreinheit 2 erfasst somit nicht mehr die von
dem Messobjekt 3 stammende Infrarot-Strahlung 4,
sondern die Strahlung von der Verschließeinrichtung 5. Diese
Strahlung entspricht einer Referenztemperatur, die im wesentlichen
durch die Temperatur der Küvette 8 gegeben
ist.
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Die
so erfasste Referenztemperatur wird jedes Mal, wenn die Verschließeinrichtung 5 den
Strahlengang verschließt,
erfasst und in einem nicht weiter gezeigten Speichermittel hinterlegt.
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Die
Infrarot-Sensoreinheit 2 ist an eine nicht weiter gezeigte
Auswertungseinheit angeschlossen, welche auf die hinterlegten Referenztemperaturwerte zugreift
und aus diesen eine Korrektur der Messsignale der Infrarot-Sensoreinheit 2 bei
geöffneter
Verschließeinrichtung 5 ableitet,
welche Korrektur den Einfluss von Temperaturschwankungen der Umgebung
auf die Messung berücksichtigt.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Infrarot-Temperaturmessgeräts 1.
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Gleiche
Bauteile wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 sind
mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht noch einmal gesondert
beschrieben. Die Offenstellung der Verschließeinrichtung 5 ergibt
sich durch Schwenken des Hebels 6, analog wie zu 4 beschrieben.
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Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 5 unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 lediglich
dadurch, dass die Verschließeinrichtung 5 in
Schließposition
im Strahlengang der Infrarot-Strahlung 4 vor der Linseneinheit 11 angeordnet
ist. Somit schützt
die Verschließeinrichtung 5 in Schließposition
die Linseneinheit 11 nach außen vor mechanischer Beschädigung.
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6 zeigt
in einer schematischen Prinzipdarstellung ein weiteres erfindungsgemäßes Infrarot-Temperaturmessgerät 1,
bei welchem wiederum gleiche Bauteile wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 mit
gleichen Bezugszeichen versehen und nicht gesondert beschrieben
sind. Auch hier ergibt sich die Offenstellung der Verschließeinrichtung analog
zu 4.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 6 weist
die Linseneinheit 11 wenigstens zwei Linsen 13 auf,
zwischen welchen die Verschließeinrichtung 5 in Schließposition
angeordnet ist.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
ist die Verschließeinrichtung 5 in 3 bis 5 jeweils
als Irisblende ausgebildet, die von der Betätigungseinrichtung 7 durch
Schwenken eines Hebels 6 um die Achse des optischen Strahlengangs
geöffnet
und geschlossen werden kann.
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Die
Linsen der in 3 bis 6 gezeigten Ausführungsbeispiele
sind aus einem Material gefertigt, welches zur Durchleitung von
Infrarot-Strahlung geeignet ist.
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Beim
Betrieb der beschriebenen Infrarot-Temperaturmessgeräte 1 werden
mit einem Zeitmessmittel Zeitpunkte bestimmt, zu denen die Betätigungseinrichtung 7 betätigt wird,
wodurch die Verschließeinrichtung 5 in
die Schließposition überführt und
der Strahlengang des Infrarot-Temperaturmessgeräts 1 verschlossen
wird.
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Zu
diesen Zeitpunkten bestimmt die Infrarot-Sensoreinheit 2 daher
jeweils einen Referenzwert, welcher nicht die Temperatur des anvisierten Messpunkts
an dem Messobjekt 3, sondern Temperaturschwankungen oder
die Temperatur der Umgebung oder von Teilen des Infrarot-Temperaturmessgeräts charakterisiert.
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Zur
Erfassung derartiger Temperaturschwankungen werden die Differenzen
zwischen den erfassten Referenzwerten bestimmt und zur Korrektur
der eigentlichen Messwerte des Infrarot-Temperaturmessgeräts 1 verwendet.
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Bei
dem Infrarot-Temperaturmessgerät 1 wird
vorgeschlagen, eine Verschließeinrichtung 5 vorzusehen,
mit welcher der Strahlengang des Infrarot-Temperaturmessgeräts 1 verschließbar und
eine Infrarot-Sensoreinheit 2 gegenüber einem Messobjekt 3 abdeckbar
ist.