Temperatur

Die Temperaturmessung ist eine der wichtigsten physikalischen Größen in der Industrie, in Fertigungsprozessen, in der vorausschauenden Instandhaltung, in der Anlagensicherheit, in der Qualitätskontrolle wärmeempfindlicher Produkte und bei der Energieeffizienz von Gebäuden. Die verfügbaren Technologien decken einen außerordentlich weiten Bereich ab, von kryogenen Messungen weniger Kelvin bis zu Prozesstemperaturen über 2000 °C, und gliedern sich in Kontaktmessungen (Fühler, Thermoelemente, Pt100) und berührungslose Messungen (IR-Pyrometer, Wärmebildkameras), mit auf jede Branche zugeschnittenen Anwendungen.

Sensoren und Messprinzipien

Thermoelemente nutzen den Seebeck-Effekt, der eine Thermospannung proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Mess- und Vergleichsstelle erzeugt; die verbreitetsten Typen sind K (Chromel-Alumel, -200°/+1200 °C), J (Eisen-Konstantan, bis 750 °C), T (Kupfer-Konstantan, kryogen) sowie N, S, R und B für hohe Temperaturen. Widerstandsthermometer Pt100 und Pt1000 beruhen auf der Änderung des elektrischen Widerstands von Platin mit der Temperatur, mit ausgezeichneter Linearität und hoher Genauigkeit (Klasse A: ±0,15 °C bei 0 °C). NTC/PTC-Thermistoren bieten hohe Empfindlichkeit, aber einen begrenzten Bereich. Infrarotsensoren messen die vom Körper abgegebene Wärmestrahlung (Stefan-Boltzmann-Gesetz) berührungslos, mit Ansprechzeiten unter einer Millisekunde.

Gerätearten

Der Bereich umfasst digitale Fühlerthermometer mit Thermoelementen K/J/T und Pt100 für Oberflächen-, Eintauch- und Einstechmessungen, berührungslose Infrarot-Pyrometer und -Thermometer für Punktmessungen an heißen oder unzugänglichen Oberflächen, Infrarot-Wärmebildkameras für Elektro- und Bauinspektion, vorausschauende Instandhaltung und Wärmediagnose, Temperatur-Datenlogger für Transport, Lager, HLK, Pharmazie und Lebensmittel, Ofenprofilsysteme (Oven Profile) mit hitzebeständigen Datenloggern in Isolierboxen sowie Lebensmittel- und HACCP-Thermometer, als Einstech- und IR-Ausführung, für Profiküchen und Lebensmittelproduktion.

Industrielle Anwendungen

Die Anwendungen umfassen die Prozesstemperaturkontrolle in der Chemie-, Lebensmittel-, Pharma-, Kunststoff- und Gummiindustrie, HACCP-Prüfungen in der Kühlkette (Transport, Lagerung, Auslage), die Überwachung der Temperatur von Lackier-, Pulverbeschichtungs-, Back- und Brotbacköfen, die Wärmediagnose von Schaltanlagen und Mittel-/Niederspannungsstationen (Suche nach Hot Spots, Überhitzungen, Unsymmetrien), Prüfungen der Energieeffizienz in Gebäuden (Wärmebrücken, Wärmeverluste, Dämmqualität), die vorausschauende Instandhaltung von Motoren, Lagern und mechanischen Bauteilen sowie die Überwachung von Kühlräumen, Pharmalagern und Archiven.

Bezugsnormen

Die Internationale Temperaturskala ITS-90 legt die Fixpunkte und die Kalibrierverfahren fest. Thermoelemente folgen der IEC 60584 (Teile 1, 2, 3) für Toleranzen, Werkstoffe und Ausgleichsleitungen, Pt100-Fühler der IEC 60751. IR-Pyrometer sind durch die VDI/VDE 3511 und die ASTM E2847 geregelt. Die Thermografie für Gebäudeprüfungen folgt der UNI EN 13187, für elektrische Anlagen der NETA ATS und für Photovoltaikanlagen der IEC TS 62446-3. Die HACCP-Überwachung ist durch die EU-Verordnung 852/2004 und durch die UNI EN 13485 für entsprechende Thermometer geregelt. Die regelmäßige Kalibrierung erfolgt mit Thermostatbädern, Trockenblockkalibratoren und nach ISO 17025 kalibrierten Schwarzkörperstrahlern.

Auswahlkriterien

Bei der Wahl des richtigen Geräts sind der Temperaturbereich, die geforderte Ansprechzeit, die Messart (berührend oder berührungslos), der Emissionsgrad des Werkstoffs (bei IR), die zulässige Messunsicherheit, die Umgebungsbedingungen sowie der Bedarf an Datenaufzeichnung und Rückverfolgbarkeit zu berücksichtigen. Die untergeordneten Seiten stellen jede Familie mit technischen Anwendungsangaben dar.