Zahlreiche technische Prozesse mit hochreinen oder aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere die Probenvorbereitung bei der Naturstoffanalytik, erlauben nur eine nichtinvasive Temperaturmessung. Diese kann bei geschlossenen Behältern ausschließlich durch die Wand erfolgen. Hierfür wird in dieser Arbeit erstmals ein Strahlungsthermometer vorgestellt, das nur geringe Anforderungen an die optische Transparenz des Behälterwerkstoffes im mittleren Infraroten stellt. Dieser Sensor bewertet in vier Kanälen mit unterschiedlicher optischer Bandbreite die thermische Strahlung, die das gefüllte Gefäß in den Außenraum abgibt. Die spektrale Festlegung erfolgt dabei auf Grundlage eines Modells für die spektrale Verteilung des Strahlungsflusses, das die Temperaturverteilung und den komplexen Brechungsindex von Flüssigkeit und Gefäß berücksichtigt. Sie wurde für den hier beschriebene Prototyp so getroffen, dass er sich für solch unterschiedliche Werkstoffe wie für Borosilicatglas, PTFE, Polyethylen oder das Infrarotglas IG2 eignet. Die Verknüpfung der Ausgangssignale der Sensorkanäle mittels Regressionspolynom oder einem speziell für diese Anwendung entwickelten Verfahren, das Methoden der Fuzzi-Logik nutzt, ermöglicht die Bestimmung der Innentemperatur, unabhängig von der überlagerten thermischen Strahlung der Wand. Die erreichte Messgenauigkeit für die Innentemperatur hängt dabei stark vom Behältermaterial ab. Bei allen untersuchten Werkstoffen übersteigt sie die Genauigkeit der Bestimmung über die Wandtemperatur deutlich. Für IG2 liegt sie im Bereich eines kommerziellen Strahlungsthermometers, das jedoch auf frei zugängliche Oberflächen beschränkt ist. Untersuchungen an Wasser und verschiedenen organischen Lösungsmitteln zeigen, dass der Temperaturmesswert nicht von der Strömungsgeschwindigkeit abhängt, sofern der Temperaturgradient in der Flüssigkeit verschwindet. Dann bleibt auch die chemische Zusammensetzung des Inhalts ohne Auswirkung auf den Messwert.     «

Zahlreiche technische Prozesse mit hochreinen oder aggressiven Flüssigkeiten, insbesondere die Probenvorbereitung bei der Naturstoffanalytik, erlauben nur eine nichtinvasive Temperaturmessung. Diese kann bei geschlossenen Behältern ausschließlich durch die Wand erfolgen. Hierfür wird in dieser Arbeit erstmals ein Strahlungsthermometer vorgestellt, das nur geringe Anforderungen an die optische Transparenz des Behälterwerkstoffes im mittleren Infraroten stellt. Dieser Sensor bewertet in vier Kanäl...     »

Numerous technical processes with high-purity or aggressive liquids, particularly the preparation of samples for the analysis of natural materials, require a non-contact measurement of temperature. In a closed container only the measurement through the wall is possible. This paper presents for the first time a radiation thermometer with minor requirements to the optical transparency of the container material in the mid infrared. This sensor evaluates the thermal radiation emitted by the filled container in four channels with a different optical bandwidth. The spectral determination occurs based on a model of the spectral distribution of the radiant power. It includes the temperature distribution and the complex refractive index of the liquid and the container. Concerning the presented prototype, the spectral sensitivity of the channels is chosen in a way that makes the sensor suitable for such varying materials as borosilicate glass, PTFE, polyethylene or the infrared glass IG2. The combination of the output signals using polynome regression or a numerical method, that was developed especially for this application and uses the methods of fuzzi logic, allows to measure the liquid temperature independent of the superposed thermal radiation. The achieved precision of measurements strongly depends on the material of the container. For all the investigated materials the results are considerably better than the simply determination of the liquid temperature by the measurement of the outer wall temperature. For IG2 the precision corresponds to that of a commercial radiation thermometer, but this one is restricted to surfaces with free optical access. Investigations of water and various organic solvents reveal that the measured value of temperature is independent of the flow velocity, if the temperature gradient in the liquid equals zero. In this case the chemical composition of the content doesn’t effect the result of the measurement.     «

Numerous technical processes with high-purity or aggressive liquids, particularly the preparation of samples for the analysis of natural materials, require a non-contact measurement of temperature. In a closed container only the measurement through the wall is possible. This paper presents for the first time a radiation thermometer with minor requirements to the optical transparency of the container material in the mid infrared. This sensor evaluates the thermal radiation emitted by the filled c...     »