Woran man erkennt, ob ein professionelles Infrarot-Thermometer richtig kalibriert ist

Während der COVID-19-Notlage haben wir einen exponentiellen Anstieg der Notwendigkeit erlebt, die Körpertemperatur an den Eingängen öffentlicher und privater Einrichtungen zu messen, mit dem Ziel, etwaige veränderte Zustände zu erkennen und so eine vorläufige Unterscheidung zwischen Risikopersonen und Nicht-Risikopersonen durchführen zu können.

Infolgedessen verbreiten sich Infrarotthermometer und Wärmebildkameras verschiedenster Art und vor allem verschiedener Qualitäten rasant auf dem Markt.

Für diese Art von Test bietet FDM seine Klimakammern für Umwelttests, die seit 1949 in Italien entwickelt und hergestellt werden.

Die Genauigkeit eines Thermometers kann von der Wärme der Hand des Bedieners, von einer fehlerhaften Ausrichtung, vor allem von Folgendem abhängen:

• die Verarbeitungsqualität des Thermometers selbst
• die Temperatur der Umgebung, in der die Messung durchgeführt wird
• die Qualität und Häufigkeit seiner Kalibrierung

Ist das Infrarot-Thermometer zuverlässig?

Das digitale Thermometer bleibt aufgrund der Geschwindigkeit, mit der es die Temperatur im Vergleich zu einem einfachen Thermometer anderer Art erfasst, ein grundlegendes Gerät.

Geschwindigkeit ist generell, aber insbesondere in diesem historischen Moment, eine notwendige Voraussetzung angesichts der Anzahl der Messungen, die in sehr kurzer Zeit durchgeführt werden müssen .

Angesichts der aktuellen Lage ist eine unzuverlässige Messung jedoch ein Risiko, das kein Betreiber eingehen kann, sowohl aus ethischen Gründen als auch aufgrund der direkten Haftung.

Was passiert , wenn ein digitales Thermometer nicht funktioniert? 

Andererseitsbesteht die Gefahr im Gegenteil:

• Überfüllte Krankenhäuser, die sich bereits in einer großen Notlage befinden, ohne dass ein wirklicher Bedarf besteht
• Die Verabreichung von Medikamenten, die nutzlos und/oder im schlimmsten Fall gesundheitsschädlich sind.

Wie können wir sicherstellen, dass es funktioniert? 

Die Lösung , um sicherzustellen, dass ein Infrarot-Thermometer korrekt misst, ist der ITeR.

FDM ITeR – Professioneller Zuverlässigkeitsindikator für Infrarot-Thermometer, direkt vor Ort 

Das FDM-Forschungs- und Entwicklungsteam hat eine innovative Lösung für die wissenschaftliche Forschung untersucht und ein Werkzeug entwickelt, das in der Lage ist, Sicherheit, Geschwindigkeit und Einfachheit der Prüfung.

ITeR ermöglicht es dem Bediener, stets ein professionelles und dennoch tragbares Kontrollwerkzeug für Infrarotthermometer zur Hand zu haben

Diese Lösung gewährleistet mehr Sicherheit an Flughäfen, in Krankenhäusern und an Zugangspunkten zu öffentlichen Orten, wo eine strenge Gesundheitsüberwachung erforderlich ist.

Was ist ITeR und wie funktioniert es?

ITeR ist ein kompaktes, tragbares und hochpräzises Gerät, das die Messgenauigkeit von Infrarot-Thermometern und -Kameras regelmäßig in Echtzeit überprüft . Mit einem Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 45 °C liefert ITeR über die Zeit eine zuverlässige und konsistente Referenz .

Dank ITeR kann der Bediener jederzeit am Arbeitsplatz die Funktionsfähigkeit seines Messgeräts überprüfen und so das Risiko von Ablesefehlern und damit das Auftreten von Ergebnissen, die nicht der Realität entsprechen, minimieren.

ITeR ist ein intelligentes und benutzerfreundliches Gerät: Es besitzt kein Display und verbindet sich via Bluetooth mit der Android- oder iOS-App für Smartphones und Tablets. Über die App können Sie den Sollwert einstellen und Benachrichtigungen bei Alarmen aufgrund zu hoher/zu niedriger Temperaturen und/oder Anomalien erhalten.

Dank des integrierten PID-Algorithmus des Systems maximale Quellenstabilität. Die Effektivität des Einsatzes einer verteilten Wärmequelle ermöglicht eine hervorragende Gleichmäßigkeit der Wärmeverteilung. 

Lassen Sie uns diesen grundlegenden Punkt kurz näher betrachten.

Die Sensoren eines Infrarot-Thermometersenthalten eine Thermosäule , die die Infrarotstrahlen in ein elektrisches Signal umwandelt und somit die Temperaturmessung ermöglicht.

Aufgrund der starken Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur befindet sich im Gehäuse auch ein Referenzsensor, häufig ein NTC, dessen Kennlinie der im folgenden Bild ähnelt:

Die Bildkurve zeigt, wie die Variabilität der Sensorantwort mit steigender Umgebungstemperatur abnimmt. Insbesondere im Bereich zwischen 25 und 30 Grad ist die Auflösung zunehmend geringer als im Bereich zwischen 10 und 20 Grad. Dies bedeutet, dass die Referenzgenauigkeit bei Betriebstemperaturen (zwischen 20 und 30 Grad) exponentiell abnimmt.

Daher kann durch das Ausrichten des IR-Thermometers auf eine Wärmequelle bekannter Temperatur der durch Schwankungen der Umgebungstemperatur verursachte Fehler kompensiert werden.

ITeR geht genau in diese Richtung und bietet eine große Oberfläche, die es ermöglicht, ein Ziel mit bekannter und einstellbarer Temperatur zu haben, um das Ergebnis des Infrarotthermometers kontinuierlich mit dem in ITeR eingestellten Wert zu vergleichen.

Warum ITeR

ITeR ist ein Gerät mit einzigartigen Merkmalen auf dem Markt. 

Es gibt natürlich auch Werkzeuge zur Kalibrierung von Thermometern und IR-Kameras, aber diese Geräte sind preislich anders positioniert. Sie werden von Kalibrierlaboratorien angeschafft, um Dritten einen Service anzubieten, und erfordern eine Investition von Zeit und Geld.

ITeR kann je nach den Bedürfnissen des Bedieners problemlos auf einem Schreibtisch platziert, auf einem Ständer montiert oder an der Wand befestigt werden.

Referenzstandards

• ASTM E1256 – Standardprüfverfahren für Strahlungsthermometer (Einzelwellenlängentyp). Hauptnorm für die metrologische Charakterisierung von Infrarotthermometern.
• ASTM E2758 — Standardleitfaden für die Auswahl und Verwendung von Breitband-Infrarotthermometern für niedrige Temperaturen.
• VIM (JCGM 200:2012) — Internationales Wörterbuch der Metrologie, Referenzterminologie für Kalibrierung und Unsicherheit.
• ISO/IEC 17025 — Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prüf- und Kalibrierlaboratorien, die für die Ausstellung eines ACCREDIA LAT-Zertifikats erforderlich sind.
• JCGM 100 (GUM) — Auswertung von Messdaten – Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit bei Messungen.
• IEC 60584-1 — Thermoelemente – Referenztabellen (Referenz für die indirekte Kalibrierung über Referenzthermoelemente).
• ITS-90 — Internationale Temperaturskala von 1990, Referenzskala für metrologische Fixpunkte.

Autoritative Quellen

• ACCREDIA, Italiens einzige Akkreditierungsstelle, ist für die Akkreditierung von LAT-Kalibrierlaboratorien gemäß ISO/IEC 17025 zuständig.
• INRIM – Nationales Institut für Metrologische Forschung. Italienisches Institut für die Rückführbarkeit von Maßeinheiten, unterhält die ITS-90-Fixpunkte.
• BIPM – Internationales Büro für Maß und Gewicht. Definiert die ITS-90-Temperaturskala und koordiniert internationale Vergleiche.
• ASTM Internationalveröffentlicht die ASTM E-Serie von Strahlungsthermometern.

Häufig gestellte Fragen zum kalibrierten Infrarot-Thermometer von ACCREDIA

Was bedeutet „ACCREDIA kalibriert“ und warum ist das wichtig?

Ein ACCREDIA LAT-kalibriertes Infrarot-Thermometer ist ein Messgerät mit einem Kalibrierzertifikat, das von einem ACCREDIA-akkreditierten Labor gemäß ISO/IEC 17025 ausgestellt wird . Das Zertifikat bestätigt die metrologische Rückführbarkeit der Messung auf SI-Einheiten durch eine lückenlose Vergleichskette bis hin zu ITS-90, die vom INRIM geführt wird. Der Unterschied zu einer nicht akkreditierten „kommerziellen Kalibrierung“ liegt in: (1) der von ACCREDIA durch regelmäßige Audits nachgewiesenen technischen Kompetenz ; (2) der gemäß GUM deklarierten Messunsicherheit mit detaillierter Kostenaufstellung; (3) der internationalen gegenseitigen Anerkennung dank der ILAC-MRA-Abkommen; (4) der Rechtsgültigkeit bei Streitigkeiten und Inspektionen. Ein ACCREDIA LAT-Zertifikat ist erforderlich für GLP-Anwendungen, pharmazeutische GMP, ISO 9001-Audits und die ISO 17025-Akkreditierung von Kundenlaboren.

Welche Messunsicherheit weist ein professionell kalibriertes Infrarot-Thermometer auf?

Die Messunsicherheit eines kalibrierten ACCREDIA-IR-Thermometers hängt vom Messbereich und der Qualität des Geräts ab. Im physiologischen Bereich von 30–45 °C (medizinische Thermometer) beträgt die Unsicherheit U (k=2) ≤ 0,2–0,3 °C. Im industriellen Bereich von 0–500 °Cliegt sie bei U ≈ 0,5–2 % des Messwerts bzw. ± 1–3 °C. Bei hohen Temperaturen von 500–1500 °C (Stahl- und Metallurgie, Schmelzprozesse) beträgt sie U ≈ 0,25–0,5 % des Messwerts bzw. ± 2–5 °C. Bei niedrigen Temperaturen von -40/0 °C (Kühlkette) beträgt sie U ≈ ± 0,5–1 °C. Die Hauptursachen für die Unsicherheit sind: der Emissionsgrad des Messobjekts (0,95 ± 0,03), die Umgebungstemperatur, der Messabstand, die Geräteauflösung, die zeitliche Drift und die Wiederholgenauigkeit. Die Kalibrierung erfolgt an Referenz-Schwarzkörpern (Schwarzkörperkalibrator) mit zertifiziertem Emissionsgrad ε > 0,99 im Arbeitsbereich des Thermometers.

Wie oft sollte man ein Infrarot-Thermometer neu kalibrieren und warum?

Die empfohlene Kalibrierungsfrequenz beträgt jährlich für GLP/GMP/ISO 17025-konforme Anwendungen und bei intensiver Nutzung (> 100 Messungen/Tag); zweijährlich für gelegentliche Nutzung und Ersatzgeräte. Faktoren, die die Drift beschleunigen: (1) wiederholte Temperaturschocks (Messung auf heißen Oberflächen ≥ 300 °C unmittelbar nach dem Abkühlen); (2) optische Verschmutzung des Objektivs (Staub, Fett, Lösungsmittel, die die Transmission verändern); (3) Stürze und mechanische Stöße , die Optik und Sensor verstellen; (4) Alterung des pyroelektrischen oder bolometrischen Detektors (typischerweise 0,1–0,5 °C/Jahr); (5) elektronische Drift des Spektralfilters und der Signalaufbereitung. Der Vergleich vor und nach der Kalibrierung ermöglicht die Beurteilung der Drift und die Entscheidung, ob das aktuelle Intervall noch tragbar ist oder verkürzt werden sollte. Ein Thermometer mit einer Drift von > U/3 zwischen zwei Kalibrierungen muss überprüft oder ersetzt werden.

Wie wird die Emissionsfähigkeit bei Messungen in der Praxis berücksichtigt?

Der Emissionsgradε ist das Verhältnis der von einer realen Oberfläche emittierten Strahlung zu der eines schwarzen Körpers bei gleicher Temperatur. Typische Bereiche: glänzende Metalle 0,02–0,1 (IR-Messungen ohne Vorbereitung nicht empfohlen); oxidierte Metalle 0,5–0,9; Lacke und Kunststoffe 0,9–0,97; menschliche Haut 0,98; Wasser 0,96–0,98; polierter Edelstahl 0,14. Ein Fehler von 0,1 im Emissionsgrad ε verursacht einen geschätzten Messfehler von ≈ 2–4 % der absoluten Temperatur (z. B. ± 6–12 °C bei 300 K). Korrekturmethoden: (1) Aufbringen von mattschwarzem Klebeband (ε = 0,95) auf das Messobjekt für 5 Minuten zur Äquilibrierung; (2) Verwendung von hochemissionsstarker Farbe (Nextel Velvet 811-21, ε = 0,97). (3) Referenzloch im Material (zylindrischer Hohlraum L/D Verhältnis > 6 simuliert einen schwarzen Körper ε ≥ 0,99); (4) Differenzmessung mit Referenzkontakt (kalibriertes K-Thermoelement) zur In-situ-Kalibrierung des effektiven Emissionsgrades.