DE102012112412A1 - Apparatus and method for measuring a spatially resolved temperature distribution - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung, wobei die Vorrichtung einen bildgebenden Detektor und ein Pyrometer aufweist, wobei der bildgebende Detektor derart eingerichtet ist, dass er von der aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL bereitstellt, wobei das Pyrometer, vorzugsweise ein Quotientenpyrometer, einen strahlungsempfindlichen Sensor aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er im Betrieb für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i eine Referenztemperatur θi bereitstellt, wobei der Detektor und der Sensor für die Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche eingerichtet sind. Um ein bildgebendes Pyrometer bereitzustellen, das zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung geeignet und kostengünstig herzustellen ist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass ein Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL und das innerhalb dem Teilbereich i’ liegende, vorbestimmte Messfeld i derart einander zugeordnet sind, dass im Betrieb die Referenztemperatur θi und die maximale in dem Teilbereich i’ gemessene Intensität Ii ein Messwertepaar (θi, Ii) bilden, wobei ein Kalibriermodul vorgesehen ist, das im Betrieb, basierend auf dem mindestens einen Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) jedem Wert der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL eine Temperatur θL zuordnet.The present invention relates to a device and a method for measuring a spatially resolved temperature distribution, wherein the device comprises an imaging detector and a pyrometer, wherein the imaging detector is adapted to receive a spatially resolved intensity distribution from the electromagnetic radiation originating from a region A of a measurement object IL, wherein the pyrometer, preferably a quotient pyrometer, comprises a radiation sensitive sensor arranged to provide, in use, a reference temperature θi for at least one predetermined measurement field i within the region A, the detector and the sensor for the Measurement of electromagnetic radiation at least partially overlapping wavelength ranges are set up. In order to provide an imaging pyrometer which is suitable and cost-effective for measuring a spatially resolved temperature distribution, it is proposed according to the invention that a partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution IL and the predetermined measurement field i lying within the partial region i' be associated with one another such that Operation, the reference temperature θi and the maximum measured in the partial area i 'intensity Ii form a measured value pair (θi, Ii), wherein a calibration is provided, which in operation, based on the at least one measured value pair (θi, Ii) and a predetermined approximation function F (IL, (θi, Ii)) assigns a value of θL to each value of the spatially resolved intensity distribution IL.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung, welche einen bildgebenden Detektor und ein Pyrometer aufweist, wobei der bildgebende Detektor derart eingerichtet ist, dass er von der aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL bereitstellt, wobei das Pyrometer einen strahlungsempfindlichen Sensor aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er im Betrieb für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i eine Referenztemperatur θi bereitstellt, wobei der Detektor und der Sensor für die Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche eingerichtet sind.The present invention relates to a device for measuring a spatially resolved temperature distribution, which comprises an imaging detector and a pyrometer, wherein the imaging detector is adapted to provide a spatially resolved intensity distribution I L from the electromagnetic radiation originating from a region A of a measurement object, wherein the pyrometer has a radiation-sensitive sensor which is set up in such a way that it provides a reference temperature θ i for at least one predetermined measurement field i within the region A, the detector and the sensor being adapted to measure electromagnetic radiation of at least partially overlapping wavelength ranges are.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren für die Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL. The present invention further relates to a method for the measurement of a spatially resolved temperature distribution θ L.

Für die berührungslose Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL werden bisher Thermographiekameras verwendet, die die von einem Messobjekt emittierte elektromagnetische Strahlung im infraroten Wellenlängenbereich mit einem matrixartig aufgebauten Detektor erfassen. Dabei wird die Intensität von der auf das jeweilige Matrix- bzw. Detektorelement auftreffenden elektromagnetischen Strahlung ermittelt. Der gemessenen Strahlungsintensität wird anschließend gemäß einem vorbestimmten physikalischen Modell eine Temperatur zugeordnet. Nachteilig ist jedoch, dass die auf diese Weise mit herkömmlichen Thermographiekameras ermittelte Temperatur stark von dem Emissionsgrad und der Oberflächenbeschaffenheit des Messobjektes abhängt. Auch eventuell zwischen Messobjekt und Kameraobjektiv befindliche Fremdkörper, wie zum Beispiel Staubpartikel oder Wassertröpfchen, beeinflussen die Intensitäts- bzw. Temperaturmessung. Darüber hinaus ist die Temperatur eines Messobjektes häufig zeitlichen Variationen unterworfen, die oftmals von den langsam reagierenden Detektoren der Thermographiekameras nur unzureichend erfasst werden können. Dies führt häufig dazu, dass die mit herkömmlichen Thermographiekameras ermittelten Temperaturverteilungen sehr ungenau und für viele Anwendungen ungeeignet sind. For the non-contact measurement of a spatially resolved temperature distribution θ L hitherto thermographic cameras are used, which detect the electromagnetic radiation emitted by a measuring object in the infrared wavelength range with a matrix-like constructed detector. The intensity of the incident on the respective matrix or detector element electromagnetic radiation is determined. The measured radiation intensity is then assigned a temperature according to a predetermined physical model. The disadvantage, however, is that the temperature determined in this way with conventional thermographic cameras strongly depends on the emissivity and the surface quality of the object to be measured. Any foreign bodies, such as dust particles or water droplets, between the measuring object and the camera lens also influence the intensity or temperature measurement. In addition, the temperature of a measurement object is often subject to temporal variations, which can often be detected only insufficiently by the slowly reacting detectors of the thermographic cameras. This often leads to the fact that the temperature distributions determined with conventional thermographic cameras are very inaccurate and unsuitable for many applications.

Genauer als mit Thermographiekameras kann eine Temperatur in der Regel mit an sich bekannten Pyrometern, insbesondere mit Ouotientenpyrometern, bestimmt werden, die nicht die absolute Intensität der Strahlung sondern das Verhältnis der Intensitäten in nahe benachbarten bzw. einander überlappenden Spektralbereichen ermitteln. Für die Verwendung mit der vorliegenden Erfindung kommen aber auch andere 2-kanalige oder mehrkanalige (Multispektral-)Pyrometer in Betracht. Lediglich beispielhaft wird aber die vorliegende Erfindung nachstehend vorwiegend unter Bezug auf ein Quotientenpyrometer beschrieben, welches jedenfalls eine bevorzugte Ausführungsform darstellt. Die Erfindung umfasst jedoch auch Vorrichtungen der oben genannte Art, bei denen ein anderer Pyrometertyp verwendet wird. Insbesondere geht es letztlich darum, dass Pyrometer einerseits sehr genaue Temperaturmessgeräte sind, andererseits Temperaturen immer nur mehr oder weniger punktuell erfassen, und damit als solche zur unmittelbaren Messung einer großflächigen Temperaturverteilung nicht geeignet sind.More precisely than with thermographic cameras, a temperature can generally be determined using known pyrometers, in particular with Ouotientenpyrometern, which determine not the absolute intensity of the radiation but the ratio of the intensities in closely adjacent or overlapping spectral regions. However, other 2-channel or multichannel (multispectral) pyrometers are also contemplated for use with the present invention. However, by way of example only, the present invention will hereinafter be described primarily with reference to a quotient pyrometer, which in any case represents a preferred embodiment. However, the invention also includes devices of the above-mentioned type which use a different type of pyrometer. In particular, it is ultimately about the fact that pyrometers on the one hand are very accurate temperature measuring devices, on the other hand always detect temperatures only more or less punctual, and thus are not suitable as such for the direct measurement of a large-scale temperature distribution.

Ein Quotientenpyrometer weist mindestens zwei Sensorelemente bzw. Teilsensoren auf, die für die Messung je eines Wellenlängenbereiches ausgelegt sind. Aus dem Verhältnis der mit den Sensorelementen ermittelten Werte und dem Planckschen Strahlungsgesetz kann auf die Temperatur des Messobjektes zurückgeschlossen werden, wobei anstelle des Planckschen Strahlungsgesetzes bzw. zusätzlich hierzu Korrekturfunktionen und Abwandlungen bzw. Näherungen, wie beispielsweise das Wiensche Verschiebungsgesetz, das Rayleigh-Jeans-Gesetz oder das Stefan-Boltzmann-Gesetz berücksichtigt werden können. Sofern Variationen im Emissionsgrad und in der Oberflächenbeschaffenheit des Messobjektes in gleichen Maßen in beiden gemessenen Wellenlängenbereichen wirken, also wellenlängen- bzw. farbneutral sind, kann mit einem Quotientenpyrometer eine korrekte, von sonstigen Eigenschaften des Messobjektes unabhängige Temperatur gemessen werden. Die Sensorelemente bzw. Teilsensoren eines Quotientenpyrometers werden im Folgenden, soweit es auf eine Unterscheidung der Sensorelemente nicht ankommt, zusammenfassend als „Sensor“ des Quotientenpyrometers beschrieben.A quotient pyrometer has at least two sensor elements or partial sensors, which are designed for the measurement of each wavelength range. From the ratio of the values determined with the sensor elements and the Planck radiation law can be deduced on the temperature of the measurement object, instead of the Planck's law of radiation or in addition to correction functions and modifications or approximations, such as the Wien's law of displacement, the Rayleigh-Jeans-Law or the Stefan Boltzmann law can be considered. If variations in the emissivity and in the surface quality of the measurement object are equally effective in both measured wavelength ranges, ie are wavelength- or color-neutral, a quotient pyrometer can be used to measure a temperature which is independent of other properties of the measurement object. The sensor elements or partial sensors of a quotient pyrometer will be described in the following as far as it does not depend on a differentiation of the sensor elements, summarized as a "sensor" of the quotient pyrometer.

Herkömmliche Pyrometer sind für die Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung größerer Flächen bzw. Objekte allerdings ungeeignet, da sie die Temperatur zwar relativ genau, aber lokal nur sehr begrenzt messen. Eine abtastende Messung eines größeren Objektes mit einem Pyrometer, insbesondere einem Quotientenpyrometer, zur Erstellung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung ist aber nicht sinnvoll, da eine entsprechende Scanvorrichtung hierfür aufwendig und teuer und die jeweilige Messung zeitintensiv ist. Der Aufwand wäre noch höher für eine Messanordnung, bei welcher eine Vielzahl von Quotientenpyrometern zu einem matrixartig aufgebauten Flächendetektor zusammengefasst werden müsste. However, conventional pyrometers are unsuitable for the measurement of a spatially resolved temperature distribution of larger surfaces or objects, since they measure the temperature relatively accurately, but only to a very limited extent locally. However, a scanning measurement of a larger object with a pyrometer, in particular a quotient pyrometer, for producing a spatially resolved temperature distribution does not make sense, since a corresponding scanning device is complex and expensive for this purpose and the respective measurement is time-consuming. The effort would be even higher for a measuring arrangement in which a large number of quotient pyrometers would have to be combined to form a surface detector constructed in the manner of a matrix.

Es ist deshalb anzustreben, eine bildgebende Vorrichtung zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung und ein entsprechendes Verfahren bereitzustellen, das zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung geeignet und kostengünstig herzustellen ist. Zudem sollte die Anzahl der für die Realisierung einer solchen Vorrichtung notwendigen Komponenten reduziert werden. Darüber hinaus ist ein zu erreichendes Ziel, dass die Vorrichtung eine schnelle bzw. quasi kontinuierliche Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung ermöglicht. It is therefore desirable to provide an imaging device for measuring a spatially resolved temperature distribution and a corresponding method suitable for measuring a spatially resolved temperature distribution and is inexpensive to produce. In addition, the number of necessary for the realization of such a device components should be reduced. In addition, a goal to be achieved is that the device enables a rapid or quasi-continuous measurement of a spatially resolved temperature distribution.

Es ist demzufolge Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zumindest eines der vorstehenden Probleme zu bewältigen.It is accordingly an object of the present invention to overcome at least one of the above problems.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen gelöst, welche in einem das vorbestimmte Messfeld i umfassenden Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL die maximale Intensität Ii in dem Teilbereich i’ erfasst und der Referenztemperatur θi zuordnet, wobei ein Kalibriermodul vorgesehen ist, das im Betrieb, basierend auf dem mindestens einen Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) jedem Wert der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL eine Temperatur θL zuordnet.This object is achieved by a device having the features mentioned in the introduction, which detects the maximum intensity I i in the partial area i 'in a partial area i' of the spatially resolved intensity distribution I L comprising the predetermined measuring field i and assigns the reference temperature θ i , wherein a calibration module is provided, which in operation, based on the at least one measured value pair (θ i , I i ) and a predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )) assigns each value of the spatially resolved intensity distribution I L a temperature θ L.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene bildgebende Vorrichtung kombiniert die Vorteile eines bildgebenden Detektors für die Messung einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL mit den Vorteilen eines (Quotienten)pyrometers, welches punktuell eine exakte Temperatur θi ermittelt. Sowohl ein aufwändiges Abtasten des Messobjektes mit einem einzelnen Quotientenpyrometer als auch die Verwendung einer Vielzahl von Quotientenpyrometern kann so vermieden werden. The imaging device proposed according to the invention combines the advantages of an imaging detector for the measurement of a spatially resolved intensity distribution I L with the advantages of a (quotient) pyrometer which selectively determines an exact temperature θ i . Both an elaborate scanning of the measurement object with a single quotient pyrometer and the use of a large number of quotient pyrometers can thus be avoided.

Die aus einer Region A eines Messobjektes stammende elektromagnetische Strahlung wird mit dem bildgebenden Detektor erfasst, der im Betrieb eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL von dieser Strahlung bereitstellt. Die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL entspricht einem Abbild der Region A des Messobjektes. Als bildgebender Detektor kann ein Kamerachip, beispielsweise ein CCD-Chip, verwendet werden.The electromagnetic radiation originating from a region A of a measurement object is detected by the imaging detector which, during operation, provides a spatially resolved intensity distribution I L of this radiation. The spatially resolved intensity distribution I L corresponds to an image of the region A of the measurement object. An imaging chip, for example a CCD chip, can be used as the imaging detector.

Mit dem strahlungsempfindlichen Sensor des ebenfalls vorgesehenen Pyrometers kann im Betrieb für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i eine Referenztemperatur θi gemessen und bereitgestellt werden. Entsprechend der Funktionsweise eines Quotientenpyrometers entspricht die gemessene Referenztemperatur θi der maximalen Temperatur in dem Messfeld i, die mit einem Quotientenpyrometer mit einer hohen Genauigkeit messbar ist. Somit ist eine zeitgleiche Messung von sowohl der Intensitätsverteilung IL als auch zumindest einer Referenztemperatur θi möglich.With the radiation-sensitive sensor of the likewise provided pyrometer, a reference temperature θ i can be measured and provided during operation for at least one predetermined measurement field i within the region A. According to the operation of a quotient pyrometer, the measured reference temperature θ i corresponds to the maximum temperature in the measurement field i, which can be measured with a quotient pyrometer with high accuracy. Thus, a simultaneous measurement of both the intensity distribution I L and at least one reference temperature θ i is possible.

Das vorbestimmte Messfeld i entspricht einem Ausschnitt aus der Region A des Messobjektes und ist daher in der Regel wesentlich kleiner als die Region A. Dem Messfeld i ist weiter ein Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL zugeordnet, der das Messfeld i umfasst und vorzugsweise mit diesem übereinstimmt und somit in etwa den gleichen Ausschnitt der Region A des Messobjektes abbildet. Dabei ist es sinnvoll, wenn der Teilbereich i’ und das Messfeld i im Wesentlichen gleich groß sind, sodass deren Messwerte in etwa dem gleichen Ursprungsort der elektromagnetischen Strahlung zu zuordnen sind. Jedenfalls sollte das vorbestimmte Messfeld i innerhalb des Teilbereiches i’ liegen. Die Zuordnung von Messfeld i und Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL kann dabei optisch, mechanisch, elektrotechnisch und/oder bildverarbeitungstechnisch realisiert sein, solange gewährleistet ist, dass diese zumindest annähernd denselben Ursprungsort der Strahlung abbilden. Im Betrieb kann so aus der für das Messfeld i bestimmten Referenztemperatur θi und der maximalen in dem Teilbereich i’ gemessenen Intensität Ii der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL ein Messwertepaar (θi, Ii) gebildet werden. Basierend auf dem mindestens einem Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) kann mit einem Kalibriermodul jedem Wert der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL eine Temperatur zugeordnet werden, sodass die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL in eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL überführt wird. The predetermined measurement field i corresponds to a section of the region A of the measurement object and is therefore generally much smaller than the region A. The measurement field i is further associated with a partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution I L , which includes the measurement field i and preferably with this matches and thus approximately the same section of the region A of the measurement object. In this case, it makes sense if the subarea i 'and the measuring field i are essentially the same size, so that their measured values are to be assigned to the electromagnetic radiation approximately at the same place of origin. In any case, the predetermined measurement field i should be within the subrange i '. The assignment of measuring field i and partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution I L can be realized optically, mechanically, electrotechnically and / or image processing technology, as long as it is ensured that they reflect at least approximately the same origin of the radiation. In operation, like the i determined for the measuring field reference temperature i and the maximum 'measured in the partial area i intensity I i of the spatially resolved intensity distribution I L θ a pair of measured values (θ i, I i) are formed. Based on the at least one pair of measured values (θ i , I i ) and a predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )), a value can be assigned to each value of the spatially resolved intensity distribution I L using a calibration module, so that the spatially resolved intensity distribution I L is converted into a spatially resolved temperature distribution θ L.

Als Näherungsfunktion F können beispielsweise das Plancksche Strahlungsgesetz und/oder Abwandlungen hiervon verwendet werden. Andere Näherungen, Korrekturfunktionen, physikalische und/oder mathematische Modelle, die einen Zusammenhang zwischen Strahlungsintensität und Temperatur beschreiben und wie sie eingangs erläutert wurden, können ebenfalls verwendet werden. As an approximation function F, for example, Planck's law of radiation and / or modifications thereof can be used. Other approximations, correction functions, physical and / or mathematical models describing a relationship between radiation intensity and temperature and as discussed above may also be used.

Es versteht sich, dass die Verwendung von genau einem vorbestimmten Messfeld i und einem dazugehörigen Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL, also genau ein Messwertepaar (θi, Ii) ausreicht, um mit der vorbestimmten Näherungsfunktion F die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL in eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL zu überführen. Allerdings können auch zusätzlich weitere Messwertepaare zur Kalibrierung verwendet werden, um die Genauigkeit der Näherung zu erhöhen. Einzelne Messfelder i und deren korrespondierende Teilbereiche i’ können dabei auch überlappen. It is understood that the use of exactly one predetermined measuring field i and an associated subarea i 'of the spatially resolved intensity distribution I L , ie exactly one measured value pair (θ i , I i ), is sufficient to use the predetermined approximation function F to determine the spatially resolved intensity distribution I L in FIG to transfer a spatially resolved temperature distribution θ L. However, additional pairs of measured values can also be used for calibration in order to increase the accuracy of the approximation. Individual measuring fields i and their corresponding partial regions i 'can also overlap.

Damit die Messwerte des bildgebenden Detektors und die mit dem strahlungsempfindlichen Sensor gemessene Referenztemperatur besser zueinander in Beziehung gesetzt werden können, ist es von Vorteil, wenn der bildgebende Detektor und der strahlungsempfindliche Sensor des Quotientenpyrometers jeweils für die Messung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche ausgelegt sind, also eine zumindest teilweise überlappende spektrale Empfindlichkeit aufweisen. Je größer die Übereinstimmung zwischen den messbaren Wellenlängenbereichen des bildgebenden Detektors und des strahlungsempfindlichen Sensors des Quotientenpyrometers ist, desto genauer können die gemessenen Intensitäten entsprechenden Temperaturwerten zugeordnet werden.In order that the measured values of the imaging detector and the reference temperature measured with the radiation-sensitive sensor can be correlated better, it is advantageous if the imaging detector and the radiation-sensitive sensor of the quotient pyrometer are each used to measure at least partially overlapping wavelength ranges are designed, so have an at least partially overlapping spectral sensitivity. The greater the correspondence between the measurable wavelength ranges of the imaging detector and the radiation-sensitive sensor of the quotient pyrometer, the more accurate the measured intensities can be assigned to corresponding temperature values.

In einer Ausführungsform ist daher im Strahlengang vor dem bildgebenden Detektor ein Spektralfilter vorgesehen, dessen spektraler Durchlassbereich im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors des Quotientenpyrometers entspricht. Zusätzlich oder alternativ kann der bildgebende Detektor derart ausgewählt werden, dass er eine spektrale Empfindlichkeit aufweist, die im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors entspricht. Der Spektralfilter kann auch ein Tageslichtfilter zum Herausfiltern des Tageslichtes bzw. des Umgebungslichtes sein.In one embodiment, therefore, a spectral filter is provided in the beam path in front of the imaging detector whose spectral passband essentially corresponds to the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor of the quotient pyrometer. Additionally or alternatively, the imaging detector can be selected such that it has a spectral sensitivity that essentially corresponds to the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor. The spectral filter can also be a daylight filter for filtering out the daylight or the ambient light.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der strahlungsempfindliche Sensor eine spektrale Empfindlichkeit im Wellenlängenbereich von 0,3 μm bis einschließlich 2,0 μm, bevorzugt einen ersten Teilsensor mit einer spektralen Empfindlichkeit im Bereich von 0,7 μm bis einschließlich 1,1 μm, und einen zweiten Teilsensor mit einer spektralen Empfindlichkeit im Bereich von 0,95 μm bis einschließlich 1,1 μm aufweist. In one embodiment, it is provided that the radiation-sensitive sensor has a spectral sensitivity in the wavelength range of 0.3 μm to 2.0 μm inclusive, preferably a first partial sensor with a spectral sensitivity in the range of 0.7 μm to 1.1 μm inclusive, and a second partial sensor having a spectral sensitivity in the range of 0.95 microns to 1.1 microns inclusive.

Weiter kann die Genauigkeit der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL verbessert werden, wenn, wie in einer Ausführungsform, eine Optik vorgesehen ist, die die aus der Region A des Messobjektes stammende elektromagnetische Strahlung im senkrechten Strahlungseinfall auf den bildgebenden Detektor und entsprechend dem vorbestimmten Messfeld i auch im senkrechten Strahlungseinfall auf den strahlungsempfindlichen Sensor des Quotientenpyrometers abbildet. Eine Optik für die Abbildung mit einem zur Sensoroberfläche senkrechten Strahlungseinfall gewährleistet, dass die Abbildungen auf dem bildgebenden Detektor und dem strahlungsempfindlichen Sensor im Wesentlichen verzerrungsfrei sind. Further, the accuracy of the spatially resolved temperature distribution θ L can be improved if, as in one embodiment, an optic is provided which originates from the region A of the measurement object electromagnetic radiation in the vertical incident radiation on the imaging detector and corresponding to the predetermined measurement field i also in the perpendicular radiation incident on the radiation-sensitive sensor of the quotient pyrometer maps. An optical system for imaging with a radiation incidence perpendicular to the sensor surface ensures that the images on the imaging detector and the radiation-sensitive sensor are substantially distortion-free.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Kalibriermodul mit einem Bildverarbeitungsmodul derart verbunden ist, dass im Betrieb die ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL nachbearbeitet werden kann. Insbesondere kann mit dem Bildverarbeitungsmodul das zumindest eine Messfeld i einem Teilbereich i’ der mit dem bildgebenden Detektor ermittelten, ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL zugeordnet bzw. die Zuordnung korrigiert und/oder angepasst werden. Darüber hinaus kann die ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL und/oder Bereiche hiervon bildverarbeitungstechnisch, beispielsweise mit Bildfiltern, nachbearbeitet und z. B. in eine Falschfarbendarstellung umgewandelt werden.In a further embodiment, it is provided that the calibration module is connected to an image processing module in such a way that during operation the spatially resolved temperature distribution θ L can be reworked. In particular, with the image processing module the at least one measurement field i can be assigned to a partial area i 'of the spatially resolved intensity distribution I L determined with the imaging detector, or the assignment can be corrected and / or adjusted. In addition, the spatially resolved temperature distribution θ L , the spatially resolved intensity distribution I L and / or areas thereof image processing technology, for example, with image filters, post-processed and z. B. converted into a false color representation.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Kalibriermodul und/oder das Bildverarbeitungsmodul für die fortlaufende Bereitstellung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL, wie zum Beispiel in Form eines Videosignals, geeignet. According to a further embodiment, the calibration module and / or the image processing module is suitable for the continuous provision of a spatially resolved temperature distribution θ L , for example in the form of a video signal.

Das Kalibriermodul und/oder das Bildverarbeitungsmodul einer weiteren Ausführungsform ist/sind derart eingerichtet, dass im Betrieb der Vorrichtung, zumindest ein vorbestimmter Bereich der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL über die Zeit beobachtbar, auswertbar und/oder dokumentierbar ist. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn Kalibriermodul und/oder Bildverarbeitungsmodul eine über kurze Zeiten gemittelte ortsaufgelöste Temperaturverteilung θ L bereitstellen. Mit einer über kurze Zeiten (zum Beispiel bis zu 5 Sekunden) gemittelten Temperaturverteilung θ L können Messungenauigkeiten reduziert bzw. ausgeglichen werden. Dabei kann eine Mittelwertbildung oder eine Glättung der Messwerte mit dem Bildverarbeitungsmodul nicht nur während der Messung sondern auch nach Abschluss der Messung durchgeführt werden. Wahlweise kann auch der zeitliche Verlauf der Intensitäts- bzw. Temperaturverteilung erfasst werden.The calibration module and / or the image processing module of a further embodiment is / are set up such that during operation of the device, at least one predetermined region of the spatially resolved temperature distribution θ L can be observed, evaluated and / or documented over time. In particular, it is advantageous if the calibration module and / or the image processing module have a spatially resolved temperature distribution averaged over short times θ L provide. With averaged over short times (for example, up to 5 seconds) temperature distribution θ L Measuring inaccuracies can be reduced or compensated. In this case, averaging or smoothing of the measured values can be carried out with the image processing module not only during the measurement but also after completion of the measurement. Alternatively, the temporal course of the intensity or temperature distribution can be detected.

Überdies ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Kalibriermodul und/oder das Bildverarbeitungsmodul derart eingerichtet ist/sind, dass im Betrieb der Vorrichtung zumindest ein Bereich der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL bildtechnisch verarbeitbar ist. Moreover, it is provided in one embodiment that the calibration module and / or the image processing module is / are set up in such a way that at least one region of the spatially resolved intensity distribution I L can be processed by image processing during operation of the device.

Insbesondere ist es der Vorteil einer Ausführungsform, dass die mit dem strahlungsempfindlichen Sensor des Pyrometers gemessene Temperatur θi, die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL und/oder die ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL getrennt voneinander darstellbar und bearbeitbar sind.In particular, it is the advantage of an embodiment that the temperature θ i measured with the radiation-sensitive sensor of the pyrometer, the spatially resolved intensity distribution I L and / or the spatially resolved temperature distribution θ L can be represented and processed separately.

In einer weiteren Ausführungsform ist ein Alarmgeber vorgesehen, der derart eingerichtet ist, dass er im Betrieb für zumindest einen vorbestimmten Teilbereich ROI (ROI = Region of Interest) der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL eine Temperatur ermittelt und diese mit zumindest einem vorbestimmten Sollwert vergleicht, wobei bei einer vorbestimmten Abweichung zwischen Temperatur und Sollwert der Alarmgeber einen Alarmzustand signalisiert. Temperaturen aus einem oder mehreren Teilbereichen der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL können so mit einem oder mehreren Sollwerten verglichen werden, um beispielsweise Prozessabläufe zu steuern. Einzelne Alarmzustände können dabei haptisch, optisch und/oder akustisch von dem Alarmgeber signalisiert werden. Auch kann der Alarmgeber einen Endschalter aufweisen, der bei Erreichen einer vorbestimmten Abweichung auslöst und so beispielsweise einen Prozessablauf unterbricht. In another embodiment, an alarm generator is provided, which is set up in such a way that it determines a temperature for at least one predetermined region ROI (ROI = region of interest) of the spatially resolved temperature distribution θ L and compares this with at least one predetermined desired value a predetermined deviation between temperature and setpoint of the alarm signaled an alarm condition. Temperatures from one or more subregions of the spatially resolved temperature distribution θ L can thus be compared with one or more setpoint values in order, for example, to control process sequences. Individual alarm states can thereby haptically, visually and / or acoustically of the Alarms are signaled. Also, the alarm device may have a limit switch, which triggers when a predetermined deviation is reached and so interrupts, for example, a process flow.

In noch einer weiteren Ausführungsform ist d die Vorrichtung derart ausgestaltet, dass ein vorbestimmtes Messfeld i und der zugeordnete Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL in einem zentralen Bereich der Region A liegen. Insbesondere für Anwendungen bei denen die maximale Temperatur im Zentralbereich der Region A zu erwarten ist, können so die maximale Temperatur der Region A und die entsprechend ermittelte maximale Intensität als Messwertepaar (θi, Ii) in der Näherungsfunktion berücksichtigt werden.In yet another embodiment, the device is designed in such a way that a predetermined measuring field i and the associated partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution I L lie in a central region of the region A. In particular, for applications in which the maximum temperature in the central region of the region A is to be expected, the maximum temperature of the region A and the correspondingly determined maximum intensity can be taken into account as measured value pair (θ i , I i ) in the approximation function.

Die oben genannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL mit eine Vorrichtung gelöst, die einen bildgebenden Detektor und ein einen strahlungsempfindlichen Sensor umfassendes Pyrometer aufweist, wobei der Detektor und der Sensor zur Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche eingerichtet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

  • a) Erfassen einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung mit dem bildgebenden Detektor;
  • b) Erfassen einer Referenztemperatur θi für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i mit dem strahlungsempfindlichen Sensor;
  • c) Bestimmen eines Teilbereiches i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL, welcher das Messfeld i umfasst;
  • d) Bilden eines Messwertepaares (θi, Ii) aus der Referenztemperatur θi und der maximalen innerhalb des Teilbereiches i’ gemessenen Intensität Ii;
  • e) Zuordnen eines jeden Intensitätswertes der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL zu der entsprechenden Temperatur mit einem Kalibriermodul, basierend auf dem mindestens einen ermittelten Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)).
The above object is also achieved by a method for measuring a spatially resolved temperature distribution θ L with a device comprising an imaging detector and a pyrometer comprising a radiation-sensitive sensor, wherein the detector and the sensor are adapted to measure electromagnetic radiation at least partially overlapping wavelength ranges the method comprising the steps of:
  • a) detecting a spatially resolved intensity distribution I L from a region A of a measurement object originating electromagnetic radiation with the imaging detector;
  • b) detecting a reference temperature θ i for at least one predetermined, within the region A lying measuring field i with the radiation-sensitive sensor;
  • c) determining a partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution I L , which comprises the measuring field i;
  • d) forming a measured value pair (θ i , I i ) from the reference temperature θ i and the maximum intensity I i measured within the subrange i ';
  • e) assigning each intensity value of the spatially resolved intensity distribution I L to the corresponding temperature with a calibration module, based on the at least one determined measured value pair (θ i , I i ) and a predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )) ,

In einer weiteren erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf:

  • f) Bereitstellen eines Spektralfilters, dass die auf den bildgebenden Detektor auftreffende elektromagnetische Strahlung auf einen Wellenlängenbereich beschränkt, der im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors entspricht und/oder Auswahl eines bildgebendes Detektors mit einer im Wesentlichen dem strahlungsempfindlichen Sensor entsprechenden spektralen Empfindlichkeit.
In a further embodiment of the present invention proposed according to the invention, the method has the additional step:
  • f) provision of a spectral filter that limits the electromagnetic radiation impinging on the imaging detector to a wavelength range substantially corresponding to the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor and / or selection of an imaging detector having a spectral sensitivity substantially corresponding to the radiation-sensitive sensor.

Des Weiteren ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass das Verfahren den zusätzlichen Schritt aufweist:

  • g) bildtechnisches Bearbeiten der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL mit einem Bildverarbeitungsmodul.
Furthermore, it is provided in one embodiment that the method has the additional step:
  • g) image processing of the spatially resolved temperature distribution θ L with an image processing module.

Insbesondere können verschiedene Einzelbilder der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL subtrahiert, addiert und/oder über die Zeit gemittelt werden, wobei auch die Verarbeitung und/oder Erstellung von Videosequenzen mit dem Bildverarbeitungsmodul möglich sind.In particular, different individual images of the spatially resolved temperature distribution θ L can be subtracted, added and / or averaged over time, wherein the processing and / or creation of video sequences with the image processing module are also possible.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist in der bevorzugten Variante weiterhin das Merkmal auf, dass als maximale Intensität Ii; der Durchschnitt der Intensität einer Gruppe von hellsten Pixeln des Teilbereiches i’ bestimmt wird. Dies ist deshalb sinnvoll, weil in einem Quotientenpyrometer naturgemäß ebenfalls vorwiegend der hellste Bereich innerhalb des Messfeldes den Wert des Intensitätsquotienten und damit den Wert der daraus ermittelten Temperatur bestimmt. Dadurch wird eine besonders gute Zuordnung der Quotiententemperatur zu der Helligkeit der entsprechenden Pixel des bildgebenden Detektors erreicht.In the preferred variant, the method according to the invention also has the feature that as maximum intensity I i ; the average of the intensity of a group of brightest pixels of the subarea i 'is determined. This is useful because in a quotient pyrometer naturally also predominantly the brightest area within the measuring field determines the value of the intensity quotient and thus the value of the temperature determined therefrom. As a result, a particularly good assignment of the quotient temperature to the brightness of the corresponding pixels of the imaging detector is achieved.

Beispielsweise könnte die Gruppe aus den 10% hellsten Pixeln des Teilbereiches i’ bestehen. Selbstverständlich kann man anstelle von 10 % auch irgend einen anderen Anteil hellster Pixel des Teilbereiches i’ für die Bestimmung des Wertes der maximalen Intensität Ii verwenden.For example, the group could consist of the 10% brightest pixels of the subarea i '. Of course, instead of 10%, it is also possible to use any other proportion of brightest pixels of the subarea i 'for determining the value of the maximum intensity I i .

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein bildgebendes Pyrometer mit zumindest einem der vorgenannten erfindungswesentlichen Merkmale verwendet. In a further embodiment of the method according to the invention an imaging pyrometer is used with at least one of the aforementioned features essential to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und den dazugehörigen Figuren deutlich. Es zeigen: Further advantages, features and applications of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and the associated figures. Show it:

1: eine schematische Darstellung eines bildgebenden Pyrometers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 1 FIG. 3 is a schematic diagram of an imaging pyrometer according to an embodiment of the present invention; FIG.

2: einen schematischen Zusammenhang zwischen Intensität und Temperatur, wie er für die Zuordnung von Temperatur und Intensität basierend auf mindestens einem Messwertepaar verwendet werden kann. 2 : A schematic relationship between intensity and temperature, as it can be used for the assignment of temperature and intensity based on at least one pair of measured values.

In der 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Zur Messung der aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung weist die Vorrichtung 1 einen bildgebenden Detektor 2 auf, der im Betrieb eine ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL über die Strahlung bereitstellt. Dabei entspricht die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL einem zweidimensionalen Intensitätenbild der Region A. In the 1 is an embodiment of a device 1 shown in accordance with the present invention. For measuring the originating from a region A of a measurement object electromagnetic radiation, the device 1 an imaging detector 2 on, which provides a spatially resolved intensity distribution I L in the operation of the radiation. The spatially resolved intensity distribution I L corresponds to a two-dimensional intensity image of the region A.

Weiter weist die Vorrichtung 1 ein Quotientenpyrometer 3 mit einem strahlungsempfindlichen Sensor 4 auf. Der Sensor 4 ermittelt im Betrieb für ein innerhalb der Region A liegendes Messfeld i eine Referenztemperatur θi, die der maximalen Temperatur innerhalb des Messfeldes i entspricht. Dem Messfeld i ist ein Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL zugeordnet, wobei das Messfeld i und der Teilbereich i’ in etwa gleich groß sind und denselben Ursprungsort der Region A widerspiegeln. Der Teilbereich i’ schließt dabei das Messfeld i mit ein.Next, the device 1 a quotient pyrometer 3 with a radiation-sensitive sensor 4 on. The sensor 4 determined in operation for a lying within the region A measuring field i a reference temperature θ i , which corresponds to the maximum temperature within the measuring field i. A partial area i 'of the spatially resolved intensity distribution I L is assigned to the measuring field i, the measuring field i and the partial area i' being approximately the same size and reflecting the same place of origin of the region A. The partial area i 'includes the measuring field i.

Die maximale, in dem Teilbereich i’ gemessene Intensität Ii und die gemessene Referenztemperatur θi bilden ein Messwertepaar (θi, Ii). Auf Basis dieses Wertepaares wird mit Hilfe einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) durch ein Kalibriermodul jedem Wert der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL eine Temperatur zugeordnet und so die ortsaufgelöste Intensitätsverteilung IL in eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL überführt.The maximum intensity I i measured in the partial area i 'and the measured reference temperature θ i form a measured value pair (θ i , I i ). On the basis of this pair of values, a value is assigned to each value of the spatially resolved intensity distribution I L by means of a predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )) and the locally resolved intensity distribution I L is converted into a spatially resolved temperature distribution θ L by a calibration module ,

Dabei ist es zweckmäßig, wenn der bildgebende Detektor 2 und der strahlungsempfindliche Sensor 4 für die Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche ausgelegt sind, wobei im Strahlengang vor dem bildgebenden Detektor 2 ein Spektralfilter 6 angeordnet ist. Der Durchlassbereich des Spektralfilters entspricht dabei der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors 4. Der strahlungsempfindliche Sensor 4 hat zum Beispiel zwei Teilsensoren mit einander überlappenden spektralen Empfindlichkeiten im Bereich von 0,7 µm bis einschließlich 1,1 µm. Grundsätzlich wäre eine Zuordnung der Intensität IL zu eine Temperatur θi auch dann möglich, wenn die spektralen Empfindlichkeitsbereiche nicht oder nur zu einem geringen Teil überlappen, jedoch ist die Temperaturzuordnung dann im Allgemeinen nicht so genau wie dies bei einer Anpassung der spektralen Empfindlichkeiten möglich ist.It is expedient if the imaging detector 2 and the radiation-sensitive sensor 4 are designed for the measurement of electromagnetic radiation at least partially overlapping wavelength ranges, wherein in the beam path in front of the imaging detector 2 a spectral filter 6 is arranged. The passband of the spectral filter corresponds to the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor 4 , The radiation-sensitive sensor 4 has, for example, two sub-sensors with overlapping spectral sensitivities in the range of 0.7 μm to 1.1 μm inclusive. In principle, an assignment of the intensity I L to a temperature θ i would also be possible if the spectral sensitivity ranges do not overlap or overlap only to a small extent, but the temperature assignment is then generally not as accurate as is possible with an adjustment of the spectral sensitivities ,

Darüber hinaus ist eine Optik 7 vorgesehen, die die aus der Region A stammende elektromagnetische Strahlung im senkrechten Strahlungseinfall auf den Detektor 2 und auch, entsprechend dem Messfeld i, auf den strahlungsempfindlichen Sensor 4 abbildet. In addition, an optic 7 provided, originating from the region A electromagnetic radiation in the vertical radiation incident on the detector 2 and also, according to the measuring field i, on the radiation-sensitive sensor 4 maps.

In 2 ist beispielhaft der Zusammenhang zwischen der ermittelten Referenztemperatur θi und der gemessenen Intensität Ii dargestellt, die als Messwertepaar (θi, Ii) als Basis für die vorbestimmte Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) zur Überführung der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL in eine ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL verwendet werden.In 2 By way of example, the relationship between the determined reference temperature θ i and the measured intensity I i is shown as the measured value pair (θ i , I i ) as the basis for the predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )) for transferring the spatially resolved intensity distribution I L in a spatially resolved temperature distribution θ L can be used.

Für Zwecke der ursprünglichen Offenbarung wird darauf hingewiesen, dass sämtliche Merkmale, wie sie sich aus der vorliegenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen für einen Fachmann erschließen, auch wenn sie konkret nur im Zusammenhang mit bestimmten weiteren Merkmalen beschrieben wurden, sowohl einzeln als auch in beliebigen Zusammenstellungen mit anderen der hier offenbarten Merkmale oder Merkmalsgruppen kombinierbar sind, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wurde oder technische Gegebenheiten derartige Kombinationen unmöglich oder sinnlos machen. Auf die umfassende, explizite Darstellung sämtlicher denkbarer Merkmalskombinationen wird hier nur der Kürze und der besseren Lesbarkeit der Beschreibung wegen verzichtet. For purposes of the original disclosure, it is to be understood that all such features as will become apparent to those skilled in the art from the present description, drawings, and claims, even if concretely described only in connection with certain other features, both individually and separately any combination with other of the features or feature groups disclosed herein are combinable, unless this has been expressly excluded or technical conditions make such combinations impossible or pointless. On the comprehensive, explicit representation of all conceivable combinations of features is omitted here only for the sake of brevity and readability of the description.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
bildgebendes Pyrometer imaging pyrometer
22
bildgebender Detektor Imaging detector
33
Quotientenpyrometer color pyrometer
44
strahlungsempfindlicher Sensor radiation-sensitive sensor
55
Kalibriermodul calibration module
66
Spektralfilter spectral
77
Optik optics

Claims (12)

Vorrichtung zur Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung, welche einen bildgebenden Detektor (2) und ein Pyrometer (3) aufweist, wobei der bildgebende Detektor (2) derart eingerichtet ist, dass er von der aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung eine ortsaufgelöste Intensitätsverteiltung IL bereitstellt, und wobei das Pyrometer (3) einen strahlungsempfindlichen Sensor (4) aufweist, der derart eingerichtet ist, dass er im Betrieb für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i eine Referenztemperatur θi bereitstellt, wobei der Detektor (2) und der Sensor (4) für die Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einem das vorbestimmte Messfeld i umfassenden Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL die maximale in dem Teilbereich i’ liegende Intensität Ii erfasst und der Referenztemperatur θi zugeordnet wird, wobei ein Kalibriermodul (5) vorgesehen ist, das im Betrieb, basierend auf dem mindestens einen Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)) jedem Wert der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL eine Temperatur θL zuordnet.Device for measuring a spatially resolved temperature distribution comprising an imaging detector ( 2 ) and a pyrometer ( 3 ), wherein the imaging detector ( 2 ) is arranged such that it provides a spatially resolved intensity distribution I L from the electromagnetic radiation originating from a region A of a measurement object, and wherein the pyrometer ( 3 ) a radiation-sensitive sensor ( 4 ) arranged to provide a reference temperature θ i for at least one predetermined measurement field i within the region A, in operation, the detector ( 2 ) and the sensor ( 4 ) are set up for the measurement of electromagnetic radiation of at least partially overlapping wavelength ranges, characterized in that the maximum intensity I i lying in the subrange i 'is detected in a partial region i' of the spatially resolved intensity distribution I L encompassing the predetermined measurement field i and assigned to the reference temperature θ i with a calibration module ( 5 ), which in operation, based on the at least one measured value pair (θ i , I i ) and a predetermined Approximation function F (I L , (θ i , I i )) assigns a value θ L to each value of the spatially resolved intensity distribution I L. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang vor dem bildgebenden Detektor (2) ein Spektralfilter (6) vorgesehen ist, dessen spektraler Durchlassbereich im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors (4) des Pyrometers entspricht, und/oder der bildgebende Detekor (2) eine spektrale Empfindlichkeit aufweist, die im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors (4) entspricht.Apparatus according to claim 1, characterized in that in the beam path in front of the imaging detector ( 2 ) a spectral filter ( 6 ) whose spectral passband essentially corresponds to the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor ( 4 ) of the pyrometer, and / or the imaging detector ( 2 ) has a spectral sensitivity which is substantially the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor ( 4 ) corresponds. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der strahlungsempfindliche Sensor (4) eine spektrale Empfindlichkeit im Wellenlängenbereich von 0,3 µm bis einschließlich 2,0 µm, bevorzugtim Bereich 0,5 µm bis einschließlich 1,5 µm wobei das Pyrometer bevorzugt als Quotientenpyrometer ausgebildet ist und und einen ersten Teilsensor mit einer spektralen Empfindlichkeit im Bereich von 0,7 µm bis einschließlich 1,1 µm, und einen zweiten Teilsensor mit einer spektralen Empfindlichkeit im Bereich von 0,95 µm bis einschließlich 1,1 µm aufweist. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the radiation-sensitive sensor ( 4 ) has a spectral sensitivity in the wavelength range of 0.3 microns to 2.0 microns inclusive, preferably in the range 0.5 microns to 1.5 microns inclusive, wherein the pyrometer is preferably formed as a quotient pyrometer, and and a first part sensor with a spectral sensitivity in the range of 0.7 μm to 1.1 μm inclusive, and a second partial sensor having a spectral sensitivity in the range 0.95 μm to 1.1 μm inclusive. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik (7) vorgesehen ist, die die aus der Region A des Messobjektes stammende elektromagnetische Strahlung im senkrechten Strahlungseinfall auf den bildgebenden Detektor (2) und entsprechend dem Messfeld i auch im senkrechten Strahlungseinfall auf den strahlungsempfindlichen Sensor (4) des Pyrometers (3) abbildet. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that an optic ( 7 ) is provided, which originates from the region A of the measurement object electromagnetic radiation in the vertical radiation incidence on the imaging detector ( 2 ) and according to the measuring field i also in the vertical radiation incidence on the radiation-sensitive sensor ( 4 ) of the pyrometer ( 3 ) maps. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kalibriermodul (5) mit einem Bildverarbeitungsmodul derart verbunden ist, dass im Betrieb die ortsaufgelöste Temperaturverteilung θL bearbeitbar ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the calibration module ( 5 ) is connected to an image processing module such that in operation, the spatially resolved temperature distribution θ L is editable. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Alarmgeber vorgesehen ist, der derart eingerichtet ist, dass er im Betrieb für zumindest einen vorbestimmten Teilbereich (ROI) der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL eine Temperatur ermittelt und diese mit mindestens einem vorbestimmten Sollwert vergleicht, wobei bei einer vorbestimmten Abweichung zwischen Temperatur und Sollwert der Alarmgeber einen Alarmzustand signalisiert.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that an alarm device is provided, which is set up in such a way that it determines a temperature for at least one predetermined subrange (ROI) of the spatially resolved temperature distribution θ L and at least one predetermined setpoint compares, wherein at a predetermined deviation between temperature and setpoint, the alarm signalizes an alarm condition. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorbestimmtes Messfeld i und der zugeordnete Teilbereich i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL im Zentralbereich der Region A liegen.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a predetermined measuring field i and the associated partial area i 'of the spatially resolved intensity distribution I L are in the central region of the region A. Verfahren für die Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL mit einem bildgebenden Pyrometer (1), das einen bildgebenden Detektor (2) und ein einen strahlungsempfindlichen Sensor (4) umfassendes Pyrometer (3) aufweist, wobei der Detektor (2) und der Sensor (4) zur Messung elektromagnetischer Strahlung zumindest teilweise überlappender Wellenlängenbereiche eingerichtet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL über die aus einer Region A eines Messobjektes stammenden elektromagnetischen Strahlung mit dem bildgebenden Detektor (2); b) Bereitstellen einer Referenztemperatur θi für mindestens ein vorbestimmtes, innerhalb der Region A liegendes Messfeld i mit dem strahlungsempfindlichen Sensor (4); c) Bestimmen eines Teilbereiches i’ der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL, welcher das Messfeld i umfasst; d) Bilden eines Messwertepaares (θi, Ii) aus der Referenztemperatur θi und der maximalen, innerhalb dem Teilbereich i’ gemessenen Intensität Ii; e) Zuordnen eines jeden Intensitätswertes der ortsaufgelösten Intensitätsverteilung IL zu der entsprechenden Temperatur mit einem Kalibriermodul (5), basierend auf dem mindestens einen ermittelten Messwertepaar (θi, Ii) und einer vorbestimmten Näherungsfunktion F(IL, (θi, Ii)).Method for measuring a spatially resolved temperature distribution θ L using an imaging pyrometer ( 1 ), which has an imaging detector ( 2 ) and a radiation-sensitive sensor ( 4 ) comprehensive pyrometer ( 3 ), wherein the detector ( 2 ) and the sensor ( 4 ) for measuring electromagnetic radiation of at least partially overlapping wavelength ranges, the method comprising the steps of: a) providing a spatially resolved intensity distribution I L via the electromagnetic radiation originating from a region A of a measurement object with the imaging detector ( 2 ); b) providing a reference temperature θ i for at least one predetermined measuring field i within the region A with the radiation-sensitive sensor ( 4 ); c) determining a partial region i 'of the spatially resolved intensity distribution I L , which comprises the measuring field i; d) forming a measured value pair (θ i , I i ) from the reference temperature θ i and the maximum intensity I i measured within the subrange i '; e) assigning each intensity value of the spatially resolved intensity distribution I L to the corresponding temperature with a calibration module ( 5 ), based on the at least one determined measured value pair (θ i , I i ) and a predetermined approximation function F (I L , (θ i , I i )). Verfahren für die Messung einer ortsaufgelösten Temperaturverteilung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt aufweist: f) Bereitstellen eines Spektralfilters (6), dass die auf den bildgebenden Detektor (2) auftreffende elektromagnetische Strahlung auf einen Wellenlängenbereich beschränkt, der im Wesentlichen der spektralen Empfindlichkeit des strahlungsempfindlichen Sensors (4) entspricht und/oder Auswahl eines bildgebendes Detektors (2) mit einer im Wesentlichen dem strahlungsempfindlichen Sensor (4) entsprechenden spektralen Empfindlichkeit.Method for the measurement of a spatially resolved temperature distribution according to claim 8, characterized in that it comprises the step of: f) providing a spectral filter ( 6 ), that on the imaging detector ( 2 ) limiting electromagnetic radiation to a wavelength range substantially the spectral sensitivity of the radiation-sensitive sensor ( 4 ) and / or selection of an imaging detector ( 2 ) with a substantially the radiation-sensitive sensor ( 4 ) corresponding spectral sensitivity. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es den Schritt aufweist: g) bildtechnisches Bearbeiten der ortsaufgelösten Temperaturverteilung θL mit einem Bildverarbeitungsmodul.A method according to claim 8 or 9, characterized in that it comprises the step of g) image processing of the spatially resolved temperature distribution θ L with an image processing module. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als maximale Intensität Ii der Durchschnitt der Intensität einer Gruppe von hellsten Pixeln des Teilbereiches i’ bestimmt wird.Method according to Claim 8 or 9, characterized in that the maximum intensity I i is determined as the average of the intensity of a group of brightest pixels of the subarea i '. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein bildgebendes Pyrometer (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.Method according to one of claims 8 to 11, characterized in that an imaging pyrometer ( 1 ) according to one of claims 1 to 7 is used.
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