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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Infrarot Spektrum messen


Autor: Mark Zimmermann (noisy)
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Hallo,

ich möchte im Infrarot Spektrum die Intensitäten der einzelnen 
Wellenlängen messen und diese anschliessend in einem DSP verarbeiten.

Nun bin ich auf der Suche nach einem passendem Sensor der möglichst 
kostengünstig zu bekommen ist. Kennt jemand Firmen die sowas herstellen 
oder sogar Development Kits haben?

Danke!!!

Autor: nides (Gast)
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Hi

Ich glaube nicht (bin mir aber nicht sicher), dass es Sensoren gibt, die 
eine vernünftige Spektrale Auflösung im IR--Bereich haben.
In welchem Bereich möchtest du denn messen, IR--Bereich ist ja ganz 
schön breit?

Ich denke du wirst um einen optischen Messaufbau nicht rumkommen.
Stichwort: Weisslicht--Interferometer!

Nides

Autor: Mark Zimmermann (noisy)
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Sorry, Messbereich vergessen: 1-20 um

Es handelt sich hierbei um Wärmestrahlung von Metallen und in der Regel 
werden diese mit Pyrosensoren gemessen.

Autor: nides (Gast)
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Was willst du denn eingentlich machen?
d.h. Wozu brauchst du die Spektralverteilung?

Wenn du die Metalle als Schwarzen Körper ansiehst, dann haben sie eine 
bekannte Spektralverteilung.
(Plancksches Strahlungsgesetz, Schwarzkörperstrahlung)
Ist das Intensitätsmaximum bei 1um wäre das eine Temperatur von 2900K, 
bei 20um 145K.

T = 2,9 * 10^-3 / lambda_max;


Autor: Mark Zimmermann (noisy)
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Ich möchte die Temperatur an drehenden Walzen berührungslos messen. 
Diese sind zum Beispiel verchromt, also metallisch glänzend. Schon das 
ist schwer zu messen. Im Betrieb habe die Walzen Temperaturen bis zu 
250°C und verfärben sich bläulich oder je nach Material, was darüber 
läuft, weiss. Somit ändert sich der Emissionsfaktor. Ich muss aber die 
Temperatur genauer 1°C messen. Teilweise haben die Walzen auch eine 
Gravur, die Anfangs schwarz ist und sich dann zusetzt und ebenfalls 
dadurch den Emissionsfaktor ändert.
Meine Idee war nun das Spektrum durch einen DSP zu jagen, vereinfacht 
gesagt, und am Ende, nach einigen mathematischen Berechnungen, einen 
genauen Wert zu erhalten.

Autor: André (Gast)
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Servu,

Es gibt doch für solche Temperaturmessungen diese tollen 
Laserthermometer, die Berührungslos messen, die funktionieren auf fast 
allen Oberfläche. Reicht dir soetwas nicht vollkommen aus?

Gruß, André

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Laserthermomenter ? Wie kann man mit einem Laser die Temperatur messen ?

Oder meinst du die Infrarotthermometer mit Thermopile Sensor ?

Autor: nides (Gast)
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Hi

Sag bloss du arbeitest in einem Kaltwalzwerk :-)?
Glück auf!

Als Schnellschuss würde ich folgende Vorgehensweise vorschlagen:

Versuchsaufbau herstellen, bei dem die stehende Walze schrittweise auf 
alle möglichen Temperaturen gebracht wird. Die Temp. messen und damit 
die Daten einer Pyrometermessung korrigieren.

Möglicherweise findest du aber auch Daten zu den Emissionskoeffizienten 
in verschiedenen Tabellenbüchern.

Nochwas:
Die sichtbare Farbe der Oberfläche muss nicht unbedingt was mit emission 
zu tun haben! Die Farbe entsteht durch Reflexion des Lichtes! Oder 
leuchtet die Walze etwa von selber blau? :-)

Nides

Autor: Hubert.G (Gast)
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www.warensortiment.de/messtechnik/messgeraete/infrarotthermometer.htm

Es gibt allerdings Einschränkungen bei glänzenden und polierten 
Oberflächen.

Autor: André (Gast)
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Hallo Benedikt,

ja, Laserthermomether. Wie die genau funktionieren kann ich dir nicht 
sagen, aber bemüh doch einfach mal eine Suchmaschine:

http://www.google.de/search?hl=de&q=Laserthermomet...

Gruß, André

Autor: Mark Zimmermann (noisy)
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Ich bin Student der Elektrotechnik, bin zur Zeit im Praxissemester und 
bei einer Firma beschäftigt, die Kalander für den Bereich nonwoven 
herstellt. Also kein Papier. Daher die Aufgabenstellung was genaues zu 
finden. Bin aber für jede Anregung, sei es noch so weit hergeholt, sehr 
dankbar.

Die Handpyrometer mit Laser Zielhilfe sind zu ungenau, da diese für 
einen festen Emissionswert ausgelegt sind.
Bessere Geräte arbeiten schon auf zwei Wellenlängen, noch bessere mit 
Multi-Wellenlängen-Technologie.
Das Problem ist einfach, dass ich diese Verfärbung nicht vorraussehen 
kann. Die Walze ändert je nach Drehzahl und Material das gewalzt wird 
die Farbe.
Die Farbe der Walze ändert sich durch Oxidation und einlagerung von 
Material.
Wir haben schon jede Menge tolle und teure Geräte getestet, die leider 
nicht genau genug waren.
Da die Materialien unterschiedlich emittieren könnte man somit von der 
Spektralkennlinie auf den aktuellen Emissionswert der Oberfläche 
schliessen.

Autor: Karl heinz Buchegger (kbucheg)
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Blöde Frage:
Einen normalen Temp-Sensor in die Walze einlassen geht nicht?

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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@ André
Laserthermometer scheint nur eine Werbebezeichnung zu sein: Der Laser 
ist vermutlich nur Zielhilfe. Zumindest spricht alles dafür, denn 
meistens wird noch der Begriff Infrarotthermometer und Zielhilfe 
erwähnt.

Autor: Sonic (Gast)
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Ich kenne nur IR-Messverfahren, die genauer sind als 1°C die z. B. von 
der Fa. FLIR angeboten werden. Diese Kameras kosten aber um die 60000€! 
Ich glaube nicht dass du mit der geforderten Genauigkeit was 
Vernünftiges (mit automatischer Emissionsfaktor-Ermittlung, falls es das 
überhaupt gibt) zu kleinem Preis kriegen wirst.

Autor: Mark Zimmermann (noisy)
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Danke für die regen Antworten.

Ich möchte ja nur einen Sensor, der mir im Bereich von ca. 1-20 um mir 
die Intensität gibt, den Rest für auswertung usw. baue ich mir selbst.

Es gibt ja Geräte in der Chemieindustrie, die anhand dieser Kurve 
Materialien testen und feststellen.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Schuch mal nach Thermopile Sensoren, die sind vielleicht das passende.

Autor: jojansen (Gast)
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Moin,
RS hat schöne IR-Thermometer mit einer Laserzielhilfe. Ich habe zum 
reparieren von Boards so etwas im Einsatz.
Es gibt aber auch z.B. von Fluke eine IR Kameras mit 128*128 Pixeln bei 
der man zumindest die relativen Temperaturen schön sehen kann. Liegt so 
bei 10K€.
Ich wollte so eine haben aber meinem Chef war die dann doch zu teuer.
Vielleicht hilft das ja weiter.
:-) Johannes

Autor: Olaf (Gast)
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> Ich möchte ja nur einen Sensor, der mir im Bereich von ca. 1-20 um mir
> die Intensität gibt, den Rest für auswertung usw. baue ich mir selbst.

Also das moechtest du ja NUR? Und dann einen AVR dranhaengen das kannst 
du dann ja?

Ich fuerchte du bist etwas naiv. Ruf doch mal bei Hamamatsu an und lass 
dich beraten. :-)
Rein aus dem Bauch raus wuerde ich uebrigens sagen das die 
Entwicklungskosten irgendwo zwischen 10 und 100 kEur liegen...

Olaf

Autor: Fred (Gast)
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Hallo,

wie schauen die Walzen denn aus? Sind das vielleicht sogar Hohlzylinder? 
Dann könnte man die Temperaturmessung auf der Innenseite durchführen, da 
sollte sich die Farbe nicht ändern (oder zumindest unabhängig vom 
gewalzten Material und der Rotationsgeschwindigkeit. Fremdlicht und 
Reflexion dürften auch nicht mehr stören.
Gruß

Fred

Autor: Crucial (Gast)
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Hallo,

nur 1µm bis 20µm messen? - Das ist immerhin ein Spektrometer der vom 
nahen in den mittleren IR Bereich arbeiten soll.

Für den MIR ist dein Suchwork vermutlich "FTIR-Spektrometer" da 
herkömmlich dispersive Spektrometer probleme in diesem Bereich haben.

Autor: Dieter Werner (Gast)
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Die Temperaturmessung an Metallen bei (relativ) niedriger Temperatur ist 
so ziemlich das problematischste überhaupt in der Pyrometrie.

1 bis 20µm lassen sich sowieso nicht mit einem einzigen Detektortyp 
erfassen.
Für ca. 3 bis 14 µm funktionieren Thermopiles ganz ordentlich.
Längerwellig kämen dann thermoelektisch gekühlte Hg-Cd-Te Detektoren in 
Frage.
1,2 bis ca. 2,5µm lassen sich mit extended In-Ga-As erfassen.

Ein weiters Problem sind die Linsen, da braucht es auch verschiedene 
Materialien. usw......

Viel Erfolg

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