Infrarotmesstechnik
Modul ET-12 11 04: Sensoren und Sensorsysteme
Wöchentlich 1 DS Vorlesung
4 Praktika mit jeweils 2 DS; Termine nach Absprache
Inhalt:
Die Infrarottechnik dringt in jüngerer Zeit in immer neue Bereiche unseres täglichen Lebens ein. Beispiele dafür sind Bewegungs- und Brandmelder, Ohr-Fieberthermometer, Sensoren für den Bräunungsgrad im Toaster, Handpyrometer für die berührungslose Messung von Temperaturen und Wärmebildgeräte. Infrarot-Sensoren erlauben aber auch immer neue Anwendungsgebiete wie die technische Diagnose, die zerstörungsfreie Prüftechnik, die Umweltüberwachung, die Gassensorik und die Fernerkundung.
Die Vorlesung führt zunächst in die strahlungsphysikalischen Grundlagen ein. Es werden die Strahlungsgesetze und das fotometrische Grundgesetz vorgestellt. Die IR-Eigenschaften von Körpern, insbesondere der Emissionsgrad, werden ausführlich behandelt.
Um die Funktionsweise von IR-Messsystemen zu verstehen, sind grundlegende Kenntnisse der eingesetzten Infrarotstrahlungssensoren erforderlich. Der Detektion von IR-Strahlung liegen zwei physikalische Wirkprinzipien zugrunde: die Messung der Strahlungsenergie bzw. der Strahlungsleistung mittels thermischer Sensoren sowie die Erfassung des Photonenstroms mittels Photonensensoren. Beide Sensorarten und die zugehörigen Sensorkenngrößenwerden eingehend erläutert.
Die Hauptanwendungsgebiete der IR-Messtechnik sind Systeme zur berührungslosen Temperaturmessung (Pyrometer und Thermobildgeräte), Bewegungsmelder, Spektrometer und Gasanalysatoren. Es werden die grundlegende Funktionsweise und der Aufbau dieser Systeme vorgestellt.
Die Gliederung der Vorlesung ist:
- Grundlagen
- Infrarotsensoren
- IR-Systeme (Pyrometer und Thermobildgeräte)
- Gasanalyse
- Spektroskopie.
Die Vorlesung wird abgerundet durch 4 Praktika:
- Thermopiles
- Pyrometer
- Thermobildgeräte
- Bewegungsmelder.