Auswahl des richtigen Temperatursensors: Thermoelemente, RTDs und Infrarot

Die Temperatur ist eine der am häufigsten gemessenen physikalischen Variablen in der Industrie — sie beeinflusst die Produktqualität, die Prozesseffizienz und die Sicherheit. Drei der am weitesten verbreiteten Sensortypen sind zeichnen sich unter extremen Bedingungen aus, , Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs), und Infrarotsensoren (IR). Jeder hat sein eigenes Mess-Prinzip, seine Stärken und seine idealen Anwendungsfälle.

Thermoelemente (TCs)

Prinzip Zwei ungleichartige Metalle, die an einem Ende verbunden sind, erzeugen eine Spannung, die proportional zur Temperatur ist (Seebeck-Effekt).

Vorteile

• Großer Temperaturbereich (–200 °C bis +1800 °C, je nach Typ)
• Robust und vibrationsbeständig
• Schnelle Reaktionszeit
• Einfach, relativ kostengünstig

Einschränkungen

• Geringere Genauigkeit als RTDs
• Ausgangsdrift im Laufe der Zeit, insbesondere bei hohen Temperaturen
• Benötigt Kompensation des Referenzpunkts

Typische Anwendungen

• Öfen, Brennöfen, Abgassysteme, Gasturbinen
• Raue Industrieumgebungen mit hohen Temperaturen

Widerstandstemperaturdetektoren (RTDs)

Prinzip Der Widerstand eines Metalls (typischerweise Platin) nimmt mit der Temperatur vorhersehbar zu.

Vorteile

• Hohe Genauigkeit und Stabilität
• Ausgezeichnete Wiederholbarkeit
• Geeignet für die Präzisionsprozesssteuerung
• Guter Betriebsbereich (–200 °C bis +600 °C)

Einschränkungen

• Höhere Kosten als Thermoelemente
• Langsamere Reaktion (je nach Konstruktion)
• Zerbrechlicher bei extremer Vibration oder Erschütterung

Typische Anwendungen

• Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung, Pharmazeutika
• Labormessungen, Kalibrierstandards
• HLK-Steuerung, Klimakammern

Infrarot-Temperatursensoren (IR)

Prinzip Misst die von einem Objekt emittierte Wärmestrahlung ohne direkten Kontakt.

Vorteile

• Berührungslos — ideal für sich bewegende, heiße oder gefährliche Ziele
• Sofortige Reaktionszeit
• Kann sehr hohe Temperaturen messen (bis zu ~3000 °C in Spezialmodellen)
• Kein Risiko der Kontaminierung des Produkts

Einschränkungen

• Genauigkeit beeinflusst durch Emissionsgrad, Staub, Dampf oder optische Hindernisse
• Begrenzt auf die Oberflächentemperatur
• Schmaler Messfleck (kann Ausrichtung erfordern)

Typische Anwendungen

• Stahl- und Glasherstellung
• Elektrische Wartung (Hot Spots)
• Förderbänder in der Lebensmittelverarbeitung
• Medizinische Diagnostik (Stirnthermometer)

Auswahllogik: Von den Prozessanforderungen zur Sensorauswahl

Ein strukturierter Auswahlprozess hilft, technische Leistung, Kosten und Wartung in Einklang zu bringen:

1. Messziel definieren

• Ist es Oberflächen- oder Innentemperatur?Statisches oder sich bewegendes Objekt? Kontakt möglich?
• 2. Temperaturbereich und Umgebung berücksichtigen

Extreme Hitze → Thermoelement oder spezialisiertes IR

• Moderate Präzisionsprozesse → RTD
• Sich bewegendes/gefährliches Ziel → IR
• 3. Genauigkeitsanforderungen anpassen

Labor und Kalibrierung → RTD

• Industrielle Überwachung, bei der ±2–3 °C akzeptabel sind → TC oder IR
• 4. Reaktionszeit berücksichtigen

Schnelle Temperaturänderungen → Thermoelement oder IR

• Stabile Prozesse → RTD
• 5. Installation und Wartung beurteilen

Starke Vibrationen → TC

• Begrenzter Zugang → IR (keine Verkabelung zum Prozesspunkt)
• Langzeitstabilität → RTD
• Schnellreferenztabelle

Merkmal

Abschließende Gedanken

Kein einzelner Sensortyp ist in allen Situationen überlegen.

Thermoelemente zeichnen sich unter extremen Bedingungen aus, RTDs liefern unübertroffene Präzision, und Infrarotsensoren machen das Unmögliche mit berührungsloser Messung möglich. Das Verständnis Ihres Prozesses, Ihrer Einschränkungen und der erforderlichen Leistung wird Sie zur richtigen Wahl führen — und Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz auf lange Sicht gewährleisten.