VDI VDE 3511 Blatt 4 2-2014 Temperature measurement in industry - Radiation thermometry - Maintenance and intended operation of radiation thermometers.pdf

1、 ICS 17.200.20, 17.240 VDI/VDE-RICHTLINIEN Februar 2014 February 2014 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK Technische Temperaturmessungen Strahlungsthermometrie Instandhaltung und ordnungsgemer Betrieb von Strahlungsthermometern Temperature measuremen

2、t in industry Radiation thermometry Maintenance and intended operation of radiation thermometers VDI/VDE 3511 Blatt 4.2 / Part 4.2 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The German version of this standard shall be taken as authori-tative.

3、 No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GMA) Fachbereich Prozessmesstechnik und Strukturanalyse VDI/VDE-Handbuch Prozessmesstechnik und Strukturanalyse VDI-Handbuch Energietechnik VDI/VDE-Handbuch Optische Technologi

4、en Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:01.02Formeredition:01/02Zubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/ All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2014Inhalt Seite Co

5、ntents Page Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Ursachen von Strungen bei der Temperaturmessung und Gegenmanahmen 3 2.1 Verschmutzung des Objektivs . 3 2.2 Zu hohe oder zu tiefe Umgebungstemperaturen . 4 2.3 Zu hohe Messobjekttemperaturen oder zu hohe Bestrahlungsstrken 4 2.4 Z

6、u schnelle Temperaturnderung (Temperaturschock) . 5 2.5 Schden durch Flssigkeiten oder aggressive Gase 5 2.6 Mechanische Belastungen 5 3 Wartungsarbeiten des Anwenders 5 4 Regelmige Prfung von Strahlungsthermometern . 6 4.1 Prfzyklus und Prfstellen . 6 4.2 Mindestanforderungen bei der Prfung eines S

7、trahlungsthermometers . 7 Schrifttum 7 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Error sources in temperature measurement and how to avoid them . 3 2.1 Contamination of lens system 3 2.2 Ambient temperatures too high or too low . 4 2.3 Temperatures of measured objects or radiation level too

8、high 4 2.4 Temperature change too quick (temperature shock) . 5 2.5 Damage due to liquids or aggressive gases 5 2.6 Mechanical stresses . 5 3 Maintenance by user 5 4 Regular testing of radiation thermometers 6 4.1 Test cycle and test centres . 6 4.2 Minimum requirements for the testing of radiation

9、thermometers 7 Bibliography 7 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02 2 VDI/VDE 3511 Blatt 4.2 / Part 4.2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Em

10、pfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der L

11、izenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and

12、 rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is p

13、ermitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi.de/ richtlinien). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. Einleitung In der Richtlinienreihe VDI/VDE 3511 werden grundstzliche Hinweise fr die zweckmige Durchfhrung von Tempera

14、turmessungen gegeben. In den einzelnen Blttern werden folgende Themen behandelt: Blatt 1 Grundlagen und bersicht ber besonde-re Temperaturmessverfahren Blatt 2 Berhrungsthermometer Blatt 3 Messverfahren und Messwertverarbei-tung fr elektrische Berhrungsthermo-meter Blatt 4 Strahlungsthermometrie Bla

15、tt 4.2 Ergnzungen Erhaltung der Spezifikation von Strahlungsthermometern Blatt 4.3 Strahlungsthermometrie; Standard-Test-Methoden fr Strahlungsthermometer mit einem Wellenlngenbereich Blatt 4.4 Strahlungsthermometrie; Kalibrierung von Strahlungsthermometern Blatt 5 Einbau von Thermometern Eine Liste

16、 der aktuell verfgbaren Bltter dieser Richtlinienreihe ist im Internet abrufbar unter www.vdi.de/3511. Diese Richtlinie ist eine Ergnzung zum Blatt 4. Fr diese Ausgabe wurde die Richtlinie aus dem Jahr 2002 redaktionell berarbeitet. Zudem wurde in Abschnitt 4.1 das Beispiel einer bestimmten Akkredit

17、ierungsstelle entfernt. Der ordnungsgeme Betrieb und die regelmige Wartung von Strahlungsthermometern sind die Voraussetzungen fr Temperaturmessungen mit der spezifizierten Genauigkeit. Diese Richtlinie beschreibt typische Strquellen fr die Tempera-turmessung und empfiehlt Gegenmanahmen. Wartungsarb

18、eiten, die der Anwender durchfhren Introduction The series of standards VDI/VDE 3511 provides basic information for the appropriate performance of temperature measurements. The individual parts of the series of standards deal with the following topics. Part 1 Principles and special methods of tem-pe

19、rature measurement Part 2 Contact thermometers Part 3 Measuring systems and measured quan-tity treatment for electrical contact ther-mometers Part 4 Radiation thermometry Part 4.2 Maintenance of the specification for ra-diation thermometers Part 4.3 Radiation thermometry; Standard test methods for r

20、adiation thermometers with one wavelength range Part 4.4 Radiation thermometry; Calibration of radiation thermometers Part 5 Installation of thermometers A catalogue of all available parts of this series of standards can be accessed on the internet at www.vdi.de/3511. This standard is a supplement t

21、o Part 4. The stan-dard of 2002 has been editorially revised for this edition. In addition, the exemplified accredited centre was removed in Section 4.1. The prerequisite of temperature measurements with the specified accuracy using radiation ther-mometers are the intended operation and mainte-nance

22、. This standard describes typical error sources in temperature measurements and suggests countermeasures. Maintenance to be performed by the user and testings to be carried out by accredited B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02All rights reserved Verein Deutscher Inge

23、nieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 3511 Blatt 4.2 / Part 4.2 3 kann und Prfungen, die von akkreditierten Stellen durchgefhrt werden sollen, werden beschrieben. Diese Richtlinie wurde vom Fachausschuss An-gewandte Strahlungsthermometrie“ der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik (GM

24、A) erarbeitet. centres are described. This standard was prepared by the “Applied Radia-tion Thermometry” Technical Committee of the VDI/VDE Society Measurement and Automatic Control (GMA). 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie richtet sich vor allem an Anwen-der in der Industrie. Strahlungsthermomete

25、r, auch Pyrometer genannt, mit elektronischer Messwerterfassung haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht. Erfahrungsge-m ist die Langzeitstabilitt industriell hergestell-ter Strahlungsthermometer unter Laborbedingun-gen ausreichend. Beim Einsatz in der industriellen Praxis knnen Vernderungen der

26、 messtechnischen Eigenschaften eintreten, die schon in krzeren Zeitabstnden zu greren Messunsicherheiten als spezifiziert fhren knnen. Vernderungen der messtechnischen Eigenschaften eines Strahlungsthermometers werden hauptsch-lich durch berschreitung der zulssigen Grenzen der am Einsatzort auftrete

27、nden Umweltbedingun-gen hervorgerufen. Dabei knnen zeitlich begrenz-te oder dauerhafte Strungen bzw. Beschdigungen des Strahlungsthermometers entstehen. Teilweise sind die Strungen auch schleichend“ und nicht sofort whrend des Messvorgangs feststellbar. Fr Strahlungsthermometer sind daher regelmige

28、berprfungen und Rekalibrierungen unerlsslich. Die im Folgenden beschriebenen Manahmen werden dringend empfohlen. Sie sollen unter Be-achtung des Stands der Technik und der Kosten dazu beitragen, dass Fehler frhzeitig erkannt und beseitigt werden. 1 Scope This standard is intended for users in indust

29、ry in particular. Radiation thermometers, also called pyrometers, with electronic means of data acquisition have reached a high level of development. Experience has shown that the long-term stability of industrially manufactured radiation thermometers is adequate under laboratory conditions. When th

30、ese are used in industrial practise, changes on the metrological properties can occur which within a short period can lead to measuring uncertainties higher than those specified. Changes on the metrological properties of radiation thermometers will occur mainly if the permissible limits for the ambi

31、ent conditions at the place of use are exceeded. This can lead to temporary or per-manent disturbances or damage the radiation ther-mometer. Sometimes, the disturbances are also of a “creeping” nature and cannot be immediately de-tected during the measurement. For radiation thermometers regular chec

32、ks and recalibrations are therefore imperative. The meas-ures described in the following are strongly rec-ommended. Considering the state of the art and the costs, they should contribute to errors being de-tected at an early stage and rectified. 2 Ursachen von Strungen bei der Temperaturmessung und

33、Gegenmanahmen 2.1 Verschmutzung des Objektivs Die Verschmutzung des Objektivs ist die hufigste Ursache fr Fehlmessungen mit Strahlungsthermo-metern. Sie kann aber in der Regel vom Anwender erkannt werden. Beispiel fr Gegenmanahmen: Blasvorsatz regelmige Reinigung des Objektivs Anmerkung: Zur Kostenr

34、eduzierung und einfacheren Hand-habung knnen leicht auswechselbare, zustzliche Fenster verwendet werden, die jedoch in die Kalibrierung mit einbe-zogen werden mssen. Bei beschichteten Objektiven sind bei der Auswahl der Reinigungsprozedur die Vorgaben des Her-stellers zu beachten. 2 Error sources in

35、 temperature measurement and how to avoid them 2.1 Contamination of lens system Contamination of the lens system is the most fre-quent cause of spurious measurements using radia-tion thermometers, but it usually can be detected by the user. Examples of countermeasures: blast attachment regular clean

36、ing of lens system Note: To reduce the costs and for ease of handling, additional windows which can be easily changed may be used, but these must be included in the calibration. For coated lenses, the manufacturers instructions are to be followed when the clean-ing method is selected. B55EB1B3E14C22

37、109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02 4 VDI/VDE 3511 Blatt 4.2 / Part 4.2 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 2.2 Zu hohe oder zu tiefe Umgebungstemperaturen Zu hohe Temperaturen oder Strahlungsquellen kn-nen zu unzulssigen Eigentemperaturen des

38、Mess-gerts und damit zu reversiblen Vernderungen (Messergebnisse auerhalb der Spezifikation), aber auch zu irreversiblen Schden am Strahlungsther-mometer fhren. Bei zu niedrigen Temperaturen der Umgebung sind hufig reversible Vernderungen festzustellen, z. B. Reste von kondensierter Feuchtigkeit auf

39、 der Op-tik. Beispiele fr Gegenmanahmen bei zu hohen Umgebungs-temperaturen: Khlgehuse Strahlungsthermometer mit Hochtempera-tur-Lichtleiteroptik einsetzen Strahlungsschutzschirm mit ffnung fr den Messstrahlengang verwenden Gegenmanahmen bei zu niedrigen Umgebungs-temperaturen: Strahlungsthermometer

40、 oder Objektiv behei-zen messtechnische berwachung: Eigentemperaturmessung mit einem von au-en sichtbaren irreversiblen Maximaltempe-raturindikator permanente Innentemperaturmessung permanente Innen- und Auentemperatur-messung 2.3 Zu hohe Messobjekttemperaturen oder zu hohe Bestrahlungsstrken Zu hoh

41、e Messobjekttemperaturen oder Bestrah-lungsstrken knnen zu reversiblen oder irreversib-len Vernderungen im Strahlungsthermometer fhren. Gegenmanahmen Messobjekttemperaturen wesentlich oberhalb der oberen Messbereichsgrenze bzw. zu hohe Bestrah-lung (z. B. Laserstrahlung) mssen verhindert wer-den. Be

42、ispiele fr Gegenmanahmen: Objektiv abdecken Laserstahlen ausfiltern und Filter einkalibrieren 2.2 Ambient temperatures too high or too low Temperature or radiation sources which are too high can lead to impermissible temperatures of the measuring instrument itself and thus to reversible changes (mea

43、surement results outside the specifi-cation), but also to irreversible damage to radiation thermometers. Where the ambient temperatures are too low, re-versible changes are frequently observed, for ex-ample residual condensation on the lens system. Examples of countermeasures at a too high ambient t

44、empera-ture: cool housing use of radiation thermometers with high-temperature fibre optics use of radiation protective screen with aper-ture for the measuring beam countermeasures at a too low ambient tempera-ture: heat the radiation thermometer or lens sys-tem metrological monitoring: measurement o

45、f the temperature of the in-strument itself with an irreversible maxi-mum temperature indicator visible from the outside permanent internal temperature measure-ment permanent internal and external measure-ment 2.3 Temperatures of measured objects or radiation level too high Measured object temperatu

46、res or radiation levels which are too high can lead to reversible or irre-versible changes in the radiation thermometer. Countermeasures Measured object temperatures which are substan-tially above or below the limits of the measurement range, or a too high radiation (e.g. laser radiation) must be pr

47、evented. Examples of countermeasures: cover lens filter out laser radiation and include the filter in the calibration B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCAB7EF8CD9NormCD - Stand 2014-02All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2014 VDI/VDE 3511 Blatt 4.2 / Part 4.2 5 2.4 Zu sc

48、hnelle Temperaturnderung (Temperaturschock) Die durch zu schnelle nderungen der Eigentem-peratur verursachten Messfehler sind meist rever-sibel, knnen aber sehr gro sein. Beispiele fr Gegenmanahmen: Temperaturausgleich abwarten Strahlungsthermometer thermisch isolieren 2.5 Schden durch Flssigkeiten

49、oder aggressive Gase Eindringen von Flssigkeiten oder aggressiven Gasen in Strahlungsthermometer kann irreversible Schden oder Messfehler verursachen. Tropfenbildung auf dem Objektiv fhrt zu erhebli-chen Messfehlern. Beispiele fr Gegenmanahmen: anderen Einbauort suchen dichte Strahlungsthermometerausfhrung ein-setzen Schutz des Objektivs mit Blasvorsatz, sonst wie