Digitale Pyrometer

Was sind die Vorteile von digitalen Pyrometern? Alle Sensortherm-Pyrometer arbeiten mit der selbst entwickelten direkten Detektorsignal-Digitalisierung. Hierbei wird das analoge Infrarotdetektorsignal über einen schnellen und hochauflösenden A/D-Wandler gleich am Anfang der Signalkette digitalisiert, um im Anschluss alle weiteren Signalverarbeitungsvorgänge in einem Mikrocontroller vornehmen zu können, anstatt sie über analoge Anpassungen des Detektorstroms zu steuern.

Pyrometer-Aufbau Digitaltechnik

Vom Detekorsignal bis zum Ausgangssignal müssen vielfältige Signalanpassungen vorgenommen werden.

Vorteile der Digitaltechnik verglichen mit analog aufgebauten Geräten

  • Emissionsgradanpassung: Die Einstellung des Emissionsgrades am Pyrometer erfolgt rechnerisch durch Multiplikation im Mikrocontroller.
    • Vorteile der Ditialtechnik: Bei Sensortherm-Pyrometern spielt es keine Rolle ob diese bei 10% oder 100% Emissionsgrad betrieben werden, es wird immer der physikalisch exakte Wert berechnet.
    • Nachteile bei analoger Technik: Bei Geräten mit analoger Korrektur ist dies nicht gegeben. Allein die Verstellung des Emissionsgrades von 1 auf 0,5 kann zu zusätzlichen Messfehlern im Bereich von einem Prozent führen. Diese können auf mehrere Prozent steigen, wenn die Umgebungstemperatur des Pyrometers auf über 50°C erhöht wird. Diese Fehler fallen dem Anwender meist nicht auf, weil der Emissionsgrad sowieso nicht bekannt ist. Wenn jedoch das Pyrometer getauscht wird, ändert sich der Messwert.
  • Quotientenbildung: Quotientenpyrometer dividieren die Signale der beiden Detektoren präzise und digital im Mikrocontroller, um daraus die Messtemperatur zu bestimmen.
    • Vorteile der Ditialtechnik: Damit werden auch am Messbereichsanfang noch genaue Messergebnisse erzielt, wo nur niedrige Signalpegel anliegen.
    • Nachteile bei analoger Technik: Bei analogen Geräten werden die zuvor logarithmierten Signale beider Kanäle einfach subtrahiert, wodurch die Quotientenbildung analog mit den gleichen Fehlern, wie bei der analogen Emissionsgradanpassung erfolgt.
  • Umgebungstemperaturkompensation: Alle Pyrometer werden an Kalibrierstrahlern bei üblichen Labortemperaturen von 23°C und mit einem Emissionsgrad von 100% eingestellt und verglichen. In der Praxis sind jedoch weder die 23°C Umgebungstemperatur noch die 100% Emissionsgrad vorzufinden.
    • Vorteile der Ditialtechnik: Sensortherm-Pyrometer haben nicht nur die Vorzüge der rechnerischen Emissionsgradanpassung, die Geräte werden auch mit mehreren digital hinterlegten Kompensationskurven kontinuierlich an wechselnde Temperaturbedingungen angepasst, um immer exakte und reproduzierbare Messergebnisse sicherzustellen, quasi eine 3D-Justage.
    • Nachteile bei analoger Technik: Bei Geräten mit analoger Umgebungstemperaturanpassung kann der Fehler durch die analoge Verarbeitung bei einem eingestellten Emissionsgrad von 50% und einer Messtemperatur von 1000°C bei über 20°C liegen. Wenn die Umgebungstemperatur wesentlich höher als die im Kalibrierlabor üblichen 23°C ist, kann der Fehler sich leicht verdoppeln. Dieser Fehler ist in keinem Pyrometerdatenblatt angegeben und wird in keinem Kalibrierlabor ermittelt.
  • Linearisierung: Das Infrarotdetektorsignal ist nicht linear.
    • Vorteile der Ditialtechnik: Das Detektorsignal wird an mehreren Stützstellen für unterschiedliche Umgebungstemperaturen digital linearisiert, um damit im gesamten Messbereichsumfang die eigenen engen Genauigkeitsvorgaben einzuhalten.