Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturbestimmung eines Fördergutstroms sowie Granuliereinrichtung mit einer solchen berührungslosen Tem- peraturbestim m ungsvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturbestimmung von sträng- und/oder granulatförmigen Objekten eines Fördergutstroms, wobei für die Temperaturbestimmung eine Infrarotsensorik verwendet wird, um die Temperatur der Partikel bzw. Stränge des Fördergutstroms zu bestimmen. Die Erfindung betrifft ferner auch die Verwendung einer solchen berührungslosen Temperaturbestimmungsvorrichtung an einer Granuliervorrichtung, insbesondere am Auslass eines Granulattrockners oder eines Stranggranulierers einer Granuliereinrichtung.

Für die Verarbeitung von Granulaten und deren Vor- und Zwischenprodukten ist eine genaue Temperaturbestimmung gleichermaßen wichtig wie schwierig. Da zu hohe und zu niedrige Temperaturen der zu verarbeitenden Stränge bzw. Granulate zu Problemen im Prozess führen, ist eine präzise Temperaturbestimmung erforderlich, wobei an verschiedenen Stellen eine möglichst genaue Kenntnis der jeweiligen Temperatur benötigt wird, um den Prozess gezielt kontrollieren zu können. In jeweils vor- gelagerten Prozessabschnitten können verschiedene Stellgrößen wie Schmelzetemperatur, Wassertemperaturen, Wassergeschwindigkeiten, Luftgeschwindigkeiten, Durchsätze von Kühlwasserdüsen, Oberfläche-Volumen-Verhältnis der Granulate o- der Stränge, Verweilzeiten und viele mehr angepasst werden, um die Temperatur der Objekte am Messort gezielt zu ändern. Viele dieser Stellgrößen weisen in Arbeitspunkten linearisierbare Korrelationen auf die Objekttemperatur auf und es kann berücksichtigt werden, dass Änderungen erst mit einer gewissen Verzögerungszeit am Messort wirksam werden. Für eine Temperaturregelung sind die Stellgrößen und Ansprechzeiten kein Problem. Manchmal soll gar nicht auf eine Solltemperatur geregelt werden, sondern ein Temperaturfenster eingehalten werden, da auch wichtige andere Prozessgrößen kontrolliert werden sollen. Bislang hat sich die Schwierigkeit jedoch darin dargestellt, dass ohne einen zuverlässigen genauen Temperaturmesswert keine Temperaturregelung auf ein Temperaturfenster möglich ist, was diese Erfindung ändern will.

Granulierprozesse können der Herstellung von Kunststoffgranulaten dienen, wobei üblicherweise eine Kunststoffschmelze durch düsenartige Bohrungen hindurchgedrückt wird, um Kunststoffstränge zu erzeugen. Je nach Granuliertechnik können die entstehenden Stränge unmittelbar am Austritt einer Lochplatte von einem dort rotierenden Messer abgeschnitten werden, wie dies bei der Unterwassergranulierung o- der der Trockengranulierung bekannt ist, wobei bei der Unterwassergranulierung die Pellets bzw. Granulate in einem nachfolgenden Trockner getrocknet werden. Alternativ können die Kunststoffstränge bei der Stranggranulierung auch zunächst in Strangform durch eine Kühlstrecke geführt und dann einem Stranggranulator zugeführt werden, in dem die Stränge dann zwischen einer feststehenden Messerleiste und einem sich drehenden Schneidrotor zu Granulat geschnitten werden. Solche Granulierprozesse werden aber nicht nur für Kunststoffe bzw. Kunststoffschmelzen eingesetzt, sondern auch im Pharmaziebereich zur Herstellung von Tabletten bzw. Pillen, oder auch im Lebensmittelbereich. Um hochwertige Produkte zu erzielen, ist eine exakte Temperatursteuerung der verarbeiteten Massen erforderlich.

Beispielsweise kann die Schnittqualität beeinträchtigt werden, wenn die Temperatur oder das Querschnitts-Temperaturprofil in den noch zu granulierenden Strängen nicht stimmt, so dass gegebenenfalls auch an verschiedenen Positionen zwischen Düsenlochplatte und Stranggranulator eine präzise Temperaturbestimmung der Kunststoff- bzw. Materialstränge benötigt wird. Aus Messungen des Längstempera- turgradienten bzw. Temperaturmessungen in zwei oder mehr Auswertesektionen entlang des Fördergutstromverlaufs kann auf den Kernzustand der Stränge geschlossen werden, der für den Schnitt nicht aus einer heißen niedrigviskosen Schmelze bestehen darf. Zum anderen kann es auch nach dem Zerkleinern zu Prozessproblemen führen, wenn die Temperatur der Granulate zu sehr vom vorgegebenen Temperaturfenster abweicht. Beispielsweise benötigen kristallisationsfähige Kunststoffpellets bzw. -granulate eine bestimmte Temperatur, die einerseits ausreichend hoch sein kann, um mittels Eigenwärme einen energieeffizienten Selbstkristallisationsprozess anstoßen zu können, andererseits aber nicht zu hoch sein darf, um ein Verkleben der Ku nststoffg ran ulate zu vermeiden. Insbesondere sollen die Granulate die vorbestimmte Temperatur am Auslass eines Granulattrockners haben, bevor sie auf eine entsprechende Nachbehandlungsstrecke bzw. -station wie beispielsweise einen Rüttelförderer oder in ein Reaktionsbehältnis gegeben werden.

Die Temperaturbestimmung solcher Stränge und Granulate ist jedoch auch aus verschiedenen Gründen schwierig und bislang kaum ausreichend genau. Dies liegt einerseits an der grundsätzlichen Problematik, dass die Temperaturmessung am sich bewegenden Objekt erfolgt. Die Kunststoffstränge bzw. -granulate bewegen sich, während die Temperatur gemessen werden soll, wobei beispielsweise am Auslass eines Zentrifugaltrockners kein gemächlicher, dicht gepackter Granulatstrom vorbeiströmt, sondern vom Luftstrom verwirbelte Granulate mehr oder minder vorbeifliegen. Je nach Material sollten die Granulate beim Temperaturmessvorgang unverändert fluidisiert bleiben, weil es ansonsten zur Bildung von Agglomeraten kommen kann. Dies gilt im besonderen Maße für Ku nststoffg ran ulate aus zur Klebrigkeit neigenden Kunststoffen, kann grundsätzlich aber auch bei pharmazeutischen oder lebensmitteltechnischen Granulaten der Fall sein.

Zum anderen sind die in ihrer Temperatur zu messenden Stränge und Granulate oft sehr klein, sodass die verwendete Sensorik ein sensibles höchstdynamisches An- sprechverhalten brauchte, um auf die entsprechend kleinen Wärme- bzw. Strahlungsmengen, die von den kleinen Objekten ausgehen, ausreichend anzusprechen, insbesondere auch angesichts der bisweilen hohen Geschwindigkeit, mit der Granulate an der Sensorik vorbeiströmen bzw. schnellen Querschwingungen von Strängen, deren Oszillationen durch den Granulierprozesses angeregt werden. Je nach Material haben die Stränge und Granulate oft Durchmesser von nur wenigen Millimetern oder auch nur Bruchteilen hiervon, beispielsweise weniger als 7 mm und oftmals weniger als 4 mm, sodass die Objekte im Vergleich zur Größe des Erfassungsbereichs eines Infrarotsensors sehr klein sind.

Insofern werden bislang vorwiegend berührende Temperatursensoren eingesetzt, die mit einem Thermoelement im Produktstrom angeordnet sind. Dabei ist jedoch üblicherweise problematisch, dass nur eine geringe Wärmemenge vom Produktstrom bzw. den vorbeiströmenden Objekten auf den Thermofühler übertragen wird. Beim Objektkontakt mit dem Thermosensor sind die Hertzschen Kontaktflächen sehr klein, die Kontaktzeit sehr kurz und die Wärmeleitfähigkeit des Materials, das üblicherweise ein Kunststoff ist, sehr klein. Dem gegenüber strahlt die Oberfläche des Thermosensors kontinuierlich in die Umgebung Wärme ab und nimmt gleichzeitig auch Umgebungs-Wärmestrahlung auf, und steht zudem auch in konvektivem Austausch mit der Luft. Betrachtet man einen üblichen Granulattrockner mit Unterdruckgebläse, bewegen sich die ausströmenden Pellets zusammen mit aufgewärmten feuchten Luftgrenzschichten aus dem Auslass heraus. Diesem Strom entgegen wird trockene kühle Umgebungsluft angesaugt, die im Auslass im Gegenstrom zum Partikelstrom in den Trockner strömt. Das Verhältnis der sich verwirbelnden Luftströmungen von kälterem Gegenluftstrom und der mit den Pellets mitgeführten, aufgewärmten Luft ist von vielen Parametern abhängig und lässt sich kaum reproduzierbar einstellen. Daher ist das Ergebnis der berührenden Temperaturmessung letztlich oft nur ein Messergebnis, das sich aus den Lufttemperaturen der verschiedenen Luftströme, der Produkttemperatur und der Rohrtemperatur des Auslassrohrs ergibt.

Des Weiteren wurde aber auch schon eine berührungslose Temperaturmessung versucht, wobei hier beispielsweise für Kunststoffgranulate im Bereich von 20°C bis 150°C Infrarotsensoren verwendet werden können, die die Strahlungsemission der Granulate bzw. Stränge in einem Wellenlängenbereich von etwa 8 bis 14 pm auswerten, wobei hier Pyrometer und bolometrische Infrarotkameras eingesetzt werden können. Dabei haben die schnellsten, derzeit erhältlichen Sensoren eine Ansprechträgheit im Bereich von etwas weniger als 10 ms, was dazu führt, dass durch den Messfleck der Infrarotsensoren strömende Granulate bzw. Partikel zwar als Peak erkennbare Messsignale erzeugen, jedoch die Verweilzeit im Messfleck bei weitem nicht ausreicht, dass das Pyrometer bzw. einzelne Pixel der bolometrischen Infrarotkamera auf die volle Partikel- bzw. Granulattemperatur ausgesteuert werden. Bei schwingenden Strängen, die mit ihrer geringen Breite nur in Teilbedeckung von einem Pyrometer oder einem Pixel erfasst werden können, ist die Situation vergleichbar. Die Maximaltemperaturen der einzelnen Peaks sind in nicht akzeptabler und kaum brauchbarer Weise deutlich kälter als die tatsächliche Objekttemperatur, die durch temporäre Aufstauung oder Zusammenballung gemessen wird. Wie gesagt ist eine solche Kompaktierung des Produktstroms insbesondere bei Strängen und Kunststoffgranulaten wegen des Agglomerationsrisikos nicht zulässig und nur unter Laborbedingungen bzw. zu Testzwecken möglich, nicht jedoch im laufenden Prozess großtechnischer Anlagen.

Eine direkte Infrarotmessung ist an sich nur möglich, wenn sich bei hohem Produktfüllgrad im Austrittsrohr bzw. in der Rinne eine kompakte Rutschschüttung ausbildet, die für viele Produkte aber nicht gewollt oder auch gar nicht möglich ist. Ähnliche Probleme ergeben sich bei der Strangtemperaturmessung, bei der aufgrund der Dünnheit der Stränge eine sehr hohe Auflösung einer sehr teuren Infrarotkamera erforderlich ist bzw. mehrere Kameras an einem Scannerbalken mit hohem Aufwand installiert werden müssen.

Selbst mit leistungsfähigen Infrarotsensoren in Form von Pyrometern und Bolometern mit nur durchschnittlichen Auflösungen erhält man ein starkes Signalrauschen, wobei die längeren Ansprechzeiten ein vollständiges Aussteuern der Sensoren auf die Granulattemperatur verhindern. Die Granulate fliegen sozusagen zu schnell am Sensor vorbei bzw. durch dessen Messfleck hindurch, um den Sensor ausreichend ansprechen zu lassen. Beides rührt letztlich aus dem Boltzmann-Gesetz her, wonach die am Sensor ankommende Strahlungsleistung von der Fläche und Temperatur der Granulatkörner und der Messdistanz abhängt, genauer gesagt Psensor = 8 x 6 x A x T ⁴ /r ² , wobei 8 den Emissionsgrad des Kunststoffs bezeichnet, 6 die Stefan-Boltz- mann-Konstante ist, A die Fläche des Granulatkorns bezeichnet, T die Granulattemperatur ist und r der Abstand des Sensors vom Granulat ist. Die Temperatur der Pellets im Bereich von etwa 40°C bis 120°C ist für einen Infrarotsensor sehr niedrig, zum anderen ist die Abstrahlfläche der Granulate oder Stränge sehr klein. Darüber hinaus ist auch noch der Abstand des Sensors im Vergleich zur Pelletgröße üblicherweise sehr groß. Die 1/r ² -Abstandsabhängigkeit führt daher zu sehr schwachen Messsignalen. Die geringe Größe der Granulate und Stränge führt bei gröber auflösenden Infrarotkameras zu dem Problem, dass Pixel nur zum Teil die Strahlung vom Objekt empfangen. Erst bei kontinuierlicher Voll-Abdeckung der Pixel ergibt sich ein asymptotisches Annähern an die tatsächliche Granulat- bzw. Strangtemperatur mit gleichzeitig abnehmendem Signalrauschen, wenn sich denn das Granulat bzw. der Strang lange genug in der Nähe des Sensors befinden würde, was indes bei großtechnischen Prozessen mit großen Durchsatzleistungen nicht der Fall ist.

Die Schrift DE 10 2016 115 348 A1 versucht die berührungslose Temperaturmessung von Glasfasersträngen mittels eines Wärmebildsensors zu bewerkstelligen, wobei die Problematik von Bewegungen des sehr dünnen Strangs relativ zu den deutlich größeren Pixeln des Wärmesensors und von nur kleinen Temperaturunterschieden der Stränge gegenüber dem Hintergrund dadurch kompensiert werden sollen, dass das Messsignal des Wärmesensors über einen längeren Zeitraum integriert wird und das gebildete Integral mit einem Referenzwert verglichen wird, der aus einer entsprechend langen Messung des Hintergrunds ohne vorbeilaufende Fasern bestimmt werden kann. Als Hintergrundstrahler wird hierbei ein schwarzer Strahler eingesetzt, dessen Reflexionsgrad zumindest näherungsweise 0 sein soll, um keine Reflexionen von Wärmestrahlung im Wärmebild des Sensors zu haben. Durch die Integralbildung wird sozusagen ein Mittelwert bestimmt, der genauer sein soll als ein Maximalwert des Messsignals des Wärmesensors zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Verwendung eines dauerhaft in Strangnähe befindlichen schwarzen Strahlers ist in der Praxis großtechnischer Anlagen jedoch wegen des Verschmutzungsproblems kaum handhabbar. Zum anderen ergeben sich durch die notwendige Referenzmessung unweigerlich mehr oder minder große Ungenauigkeiten, wenn sich durch Schwankungen in der Prozessführung die tatsächliche Temperatur des Messhintergrundes gegenüber der Referenzmessung ändert, was bei großtechnischen Prozessen des Öfteren der Fall ist.

Die Schrift WO 2014/090994 A2 versucht die Temperatur von Metalllitzen, die mit einem isolierenden Kunststoffmantel überzogen werden sollen, berührungslos mit einem Strahlungssensor zu messen, der eine ortsaufgelöste Wärmestrahlungsmessung vom Innenraum eines Rohrs vorgenommen wird, durch das die Metalllitze hindurchläuft, wobei auch hier das genannte Rohr als schwarzer Hohlraumstrahler ausgebildet sein soll, wobei mit ausreichend großer Rohrlänge Randverluste soweit minimiert werden können, dass im Zentrum eine Messung unter Bedingungen des Glanzeinschlusses (specular included) ermöglicht wird. Dabei geht die Schrift von der Erkenntnis aus, dass bei identischer Temperatur von Metalllitze und Hohlraumstrahler die Metalllitze vor dem durch die Rohrinnenwandung gebildeten Hintergrund nicht mehr zu sehen ist und insofern im ortsaufgelösten Wärmesensorbild keine signifikante Abweichung im Bereich der sich bewegenden Metalllitze auftritt. Diese Erkenntnis wird einerseits dazu genutzt, aus der Abweichung des Signals des Strahlungssensors gegenüber einer Referenzmessung bei bekannter Rohrtemperatur auf die Temperaturabweichung der Metalllitze gegenüber der bekannten Rohrtemperatur zu schließen. Andererseits wird die genannte Erkenntnis zur Regelung der Temperaturverwendet, indem der als Rohr ausgebildeter Hohlraumstrahler, dessen Temperatur einfach zu messen ist, auf die gewünschte Solltemperatur temperiert wird und dann Prozessparameter, die die Metalllitzentemperatur beeinflussen, nachgestellt werden, wenn sich im Messsignal des Wärmesensors Überhöhungen bzw. Unterdeckungen des entsprechenden Sollwerts ergeben, der bei einer Metalllitzentemperatur vorliegt, die der Rohrtemperatur entspricht. Mit diesem Ansatz kann man zwar die Temperatur der Litze auf eine Solltemperatur einregeln, aber nicht die Temperatur einer Litze messen, wenn sie nicht auf Solltemperatur ist. Es wird nur ein nicht-kalibriertes Maß für die Abweichung von der Hintergrundtemperatur ermittelt, also etwas heißer oder kälter als der Hintergrund. Bei nicht bekannten Objekt-Querschnitten und Belegungsdichten der zu messenden Objekte ist eine quantifizierbare Kalibrierung auf die Objekttemperatur nicht möglich. Eine präzise Messung von Temperaturen, die nicht der Solltemperatur entsprechen, ist nicht möglich. Es kann also insbesondere nicht überwacht werden, ob ein Temperaturfenster eingehalten wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt dem gegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterzubilden. Vorzugsweise soll dabei nicht nur eine Abweichung von einer Hintergrundtemperatur perse bestimmt, sondern auch quantifiziert werden, um die tatsächliche Objekttemperatur im Sinne eines absoluten Temperaturwerts ausgeben bzw. anzeigen zu können.

Insbesondere soll auch mit einer Infrarotsensorik begrenzter Auflösung und begrenzter Ansprechzeit eine ausreichend präzise berührungslose Temperaturmessung bei Förderströmen mit kleinen schnell bewegten Objekten wie Kunststoffsträngen von Stranggranulierern und Ku nststoffgranu laten in großtechnischen Granulieranlagen ermöglicht werden, insbesondere auch in Anlagenabschnitten mit kurzen Baulängen, wie dem Auslass eines Granulattrockners, in dem sich die Objekte ohne größeren Füllgrad rasch bewegen und ausreichend fluidisiert gehalten werden können. Bekannte Lösungen für eine Infrarotmessung unter Glanzeinschluss können wegen der großen Baulänge in großtechnischen Anlagen oftmals nicht zur Anwendung kommen, so dass hier spezielle Lösungen benötigt werden. Das Temperturmessergebnis soll für eine Temperaturregelung, insbesondere zur Einhaltung eines Temperaturfensters, geeignet sein. Um die Regelungstechnik einfach halten zu können, ist es wünschenswert, ein rauscharmes quasi-kontinuierliches Messsignal mit einer geringen möglichst stabilen bekannten Messverzögerungszeit zu erhalten.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 21 , sowie eine Granuliervorrichtung gemäß Anspruch 34 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es wird also vorgeschlagen, sich auf Signalschwankungen sozusagen einzulassen und die Intensität der Messsignalschwankungen näher zu untersuchen. Die Ursache der Schwankungen ist, dass Infrarot-Strahlungsemission wechselnd von zu messenden Objekten und vom Hintergrund ausgeht. Bei Strängen entstehen insbesondere örtliche Intensitätsschwankungen, bei Granulaten insbesondere zeitliche Schwankungen. Überraschenderweise kann nämlich aus der Schwankungsintensität des Sensorsignals bei gleichzeitiger Veränderung des Strahlungshintergrunds bestimmt werden, was der Sensor messen würde, wenn sich granulatförmige Objekte tatsächlich lange genug im Messfleck des Sensors befinden würden bzw. Stränge so breit wären, dass es keine Probleme mit Teilbedeckung von Sensorpixeln gäbe. Dabei wird die Temperatur des Hintergrunds, vor dem der zu messende Fördergutstrom vorbeiströmt, mittels einer Temperiervorrichtung zeitlich und/oder örtlich variiert, wobei im dabei auftretenden Messsignal der Infrarotsensorik die Intensität von Signalschwankungen von einer Auswerteeinrichtung ausgewertet wird. In einer einfachsten Ausführung können Signalschwankungsminima gesucht werden, wobei Infrarotmesssignale in diesen Schwankungsminima direkt die Objekttemperatur repräsentieren. Im Infrarotkontrastminimum empfängt die Infrarotsensorik bewertet mit ihrer spektralen Empfindlichkeitscharakteristik gleich intensive Infrarotstrahlung von den Objekten wie vom Hintergrund, so dass das Messsignal direkt die Objekttemperatur wiedergibt.

Für eine Prozessregelung und Überwachung eines Temperaturfensters in einer Industrieanlage ist dieses Messsignal grundsätzlich geeignet, wobei bei rein zeitlicher Variation des Hintergrundes mit dieser einfachen Methode nur zu gewissen Zeitpunkten eine Aktualisierung des Messergebnisses erfolgt und kleinere Sprünge auftreten können, weil Messrauschen das Lokalisieren von Schwankungsminima unsicher macht. Eine einfache Regelungstechnik müsste dafür relativ konservativ und langsam ausgelegt werden. Für eine dynamischere Regelung müsste ein komplexeres Prädiktionsmodell trainiert werden. Um in einfacher Form den Prozess dynamisch in ein Temperaturfenster zu regeln, ist ein quasi-kontinuierliches Messsignal wünschenswert. Weitere Herausforderungen liegen in der präzisen Temperaturmessung mit Infrarotsensorik an sich, da sich die zu messenden Temperaturen von der Infrarotsensorgehäusetemperatur nur wenig abheben, das Sensorelement also auch Wärmestrahlung der eigenen Elektronik und des eigenen Gehäuses empfängt. Die Transmission üblicher Infrarot-Optiken ist zudem extrem temperaturabhängig. Hersteller von Infrarotsensorik treiben daher einen sehr hohen Aufwand mit Eigentemperaturüberwa- chungssensoren und Kompensationsmethoden mit Korrekturkennlinien solche Einflüsse aus dem Messsignal herauszurechnen. Diese Kompensation funktioniert nicht perfekt, insbesondere bei Temperaturgradienten im Messkopf und degradiert bei Alterung.

In vorteilhaften Ausführungsformen sind daher Maßnahmen zur Verbesserung der Infrarotsensorgenauigkeit vorgesehen, bspw. durch Sensorkopf -Temperierung, Verfahren zur Verringerung des Emissionsgradeinflusses ohne Notwendigkeit für aufwändige Zweifarb-Pyrometrie, zusätzliche Temperaturmessung des Hintergrunds mit unabhängiger Messmethodik zur Online-Temperaturkompensation des Messsignals, wobei die Online-Aktualisierung des Temperaturkompensationswertes in Gegenwart des Fördergutstroms möglich ist oder auch in Produktionspausen, eine Kalibrierstation mit Schwarzstrahler, auf den die Infrarotsensorik kurzzeitig hinüberpositioniert werden kann.

Weiterhin sind diverse statistische Methoden beinhaltet, die zum einen die Signalschwankungen robust quantifizieren, zum anderen aber auch Effekte des Messrauschens herausfiltern und mit einer für den Messhintergrund berechneten Referenztemperatur eine rauscharme Temperaturgröße für Regressionsmodelle bereitstellen. Mit Regressionsmodellen wird das Finden von Minima per Inter- oder Extrapolation zuverlässig und mit überprüfbarer Güte möglich, so dass quasi-kontinuierlich eine zuverlässige präzise Objekttemperatur ermittelt werden kann.

Weiterhin werden diverse Vorrichtungen beschrieben, die gut geeignet sind, den Hintergrund und die Einhausung so zu temperieren, dass die zu messenden Objekte vor dem Messhintergrund in zeitlich und/oder örtlich variierende Infrarotkontrastsituationen gebracht werden, so dass Objekte auf beschränktem Bauraum nahezu unter Bedingungen des Glanzeinschlusses (specular included) vermessen werden können. Sollen im Messbereich lokale Temperaturunterschiede und Längstemperatur- gradienten von Objekten analysiert werden, können örtlich variierende Hintergründe zudem zeitlich variiert werden und/oder mehrere Auswertesektionen definiert werden, in denen jeweils mit individuellen Regressionsmodellen lokal für jeweilige Sektionen Objekttemperaturen und genaue Messpositionen ermittelt werden.

Zentraler Ausgangspunkt für die Temperaturmessung bzw. -bestimmung ist die Analyse des Infrarotsensorsignals auf Schwankungen und die Änderung dieser Schwankungen in Relation zur Hintergrundtemperatur, wobei die Infrarotsensorik so auf den Fördergutstrom ausgerichtet ist, dass sie zumindest kurzzeitig bzw. für einige Bereiche des Messfeldes auch Infrarotstrahlung des Hintergrundes empfängt.

Wenn unter der Bewertung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik der Infrarotsensorik ein Infrarotkontrast zwischen den zu messenden Objekten und dem Hintergrund besteht, weist das Infrarotmesssignal bei sich fluidisiert schnell bewegenden granulatförmigen Objekten hochdynamische zeitliche Schwankungen auf, weil in jedem Moment eine andere Objektdichte in dem oder den Messflecken vorliegt. Der Fördergutstrom von strangförmigen Objekten hingegen erfolgt in Längsrichtung, wobei die Stränge in Querposition je nach Position und mechanischer Führung ruhig oder auch stark schwingend bewegt sein können. Bei einem Infrarotkontrast des Hintergrunds zu den Strängen und einer Infrarotsensorik in Form einer Zeilen- oder Flächenkamera entstehen in Querrichtung zu den Strängen insbesondere örtliche Intensitätsschwankungen. An einen Pixel ist mehr Hintergrund im Bild, an einem anderen Pixel eher das Objekt, das möglicherweise kleiner ist als die Auflösung der Infrarotkamera, aber dennoch zugehörige Sensorpixel anders aussteuern. Bei Oszillationen in Strängen entstehen vergleichbar zu granulatförmigen bewegten Objekten zudem hochdynamische zeitliche Intensitätsschwankungen des Messsignals.

Wenn unter der Bewertung der spektralen Empfindlichkeitscharakteristik der Infrarotsensorik kein Infrarotkontrast zwischen den zu messenden Objekten und dem Hintergrund besteht, wird die zeitliche und/oder örtliche Schwankung des Messsignals minimal, denn die Infrarotsensorik kann sich über längere Zeit auf die Objekttemperatur stabilisieren. Die Infrarotstrahlung vom Hintergrund steuert das oder die Sensorelemente genau so intensiv aus, wie die Infrarotstrahlung, die vom zu messenden Objekt emittiert wird. Erfolgt die Messung in einem Umfeld, das mit homogener Infrarotstrahlung eines schwarzen Strahlers von Objekttemperatur aus allen Raumrichtungen Glanzeinschlussbedingungen herstellt, stellt es keine Problematik mehr dar, wenn der Emissionsgrad des zu vermessenden Objekts nicht ideal E = 1 ist, sondern z.B. nur E = 0,9. Für diesen Fall emittiert das Objekt nur 90% der Infrarotstrahlung. Die fehlenden 10% werden jedoch durch Glanzreflexion von benachbarten Objekten oder dem gleich intensiv strahlenden Umfeld vollständig ausgeglichen auf eine Gesamtemission von 100%, so dass der Emissionsgrad keinen Einfluss auf die Messung mehr hat. Weiterhin haben Sensor-Ansprechzeiten, Pixel-Teilbedeckungen, Objektflächendichten, Bewegungsdynamiken der zu messenden Objekte praktisch keinen Einfluss mehr auf das Messsignal im Infrarotkontrastminimum, welches sich stabilisiert auf die Objekttemperatur.

Die beiden beschriebenen Situationen mit und ohne Infrarotkontrast unterscheiden sich nur in dem Maß des Infrarotkontrasts, der sich darin bemisst, wie sehr sich die vom Hintergrund ausgehende Infrarotstrahlung von der von Objekten ausgehenden Infrarotstrahlung unterscheidet. Ist die Temperaturstrahlung des Hintergrunds höher oder niedriger als die des Objekts, kommt es zu Schwankungen im Messsignal. Sind die Temperaturen identisch, sind auch die Strahlungen identisch, und die Schwankungen werden minimal. Da die Ursache der Schwankungen der zeitweilige oder bereichsweise Wechsel von Infrarotstrahlung vom Objekt und vom Hintergrund ist, verhalten sich die Intensitäten der Schwankungen auch in guter Näherung linear zum Temperaturunterschied zwischen Objekt und Hintergrund. Je größer der Temperaturunterschied, um so größer sind die Schwankungen, je kleiner der Temperaturunterschied, um so geringer werden die Schwankungen, bis sie bei verschwindendem Temperaturunterschied ihr Schwankungsminimum erreichen.

Für die Analyse ebendieser Messsignalschwankungen ist es daher vorteilhaft, bei der Methode zur Bestimmung einer Schwankungsintensitätsmaßzahl die Linearität der Schwankungsintensität zum Temperaturunterschied zu erhalten. Weiterhin kann die Berechnung eines Schwankungsmaßes dazu genutzt werden, eine große Rohdatenmenge an Messsignalwerten auf wenige Kennzahlen zu reduzieren. Um ein rauscharmes Schwankungsmaß des Sensorsignals für eine Hintergrundtemperatur ermitteln zu können, kann vorteilhafterweise eine größere Menge an Sensordaten verwendet werden, die dann mit statistischen Methoden untersucht werden. Wird als Infrarotsensor ein Pyrometer eingesetzt, das als 1 -Pixel-Infrarotkamera immer nur einen einzelnen Messwert liefert, werden diese Daten üblicherweise über eine gewisse Zeitdauer (zeitliche Auswertezone) aufgezeichnet und auf die zeitlichen Schwankungen ausgewertet.

Bei einer Zeilen-Infrarotkamera, die auf Stränge oder Granulate vor einen homogen temperierten Hintergrund ausgerichtet ist, kann aus jeder Belichtung direkt ein Schwankungsmaß aus einer Auswertezone, die z.B. den gesamten Linienscan beinhaltet, berechnet werden. Die meisten Daten erhält man mit einer Flächen-Infrarot- kamera, insbesondere wenn der Hintergrund als Temperaturgradientenfeld temperiert ist. Hier können mehrere verschiedene örtliche Auswertezonen definiert werden, so dass bereits aus einem einzigen Infrarotbild verschiedene Schwankungsmaßzahlen vor verschiedenen Hintergrundtemperaturen ermittelt werden können. Die Auswertung kann auch mehrere unter vergleichbaren Bedingungen aufgenommenen Belichtungen zusammenfassen. Da jede Auswertezone jetzt eine räumliche und zeitliche Ausdehnung hat, können die jeweiligen Schwankungsmaße aus einer größeren Menge an Messsignaldaten und damit rauschärmer bestimmt werden.

Für das Zusammenfassen von Daten in einer Auswertezone liegen folgende Überlegungen zugrunde: Es ist eine gewisse Menge an Messsignaldaten erforderlich, um mittels z.B. statistischen Methoden ein Schwankungsmaß ermitteln zu können. Alle Messsignaldaten werden bei ähnlichen Infrarotkontrastbedingungen aufgezeichnet, insbesondere vor ähnlicher Hintergrundtemperatur. Für das Ziel der Temperaturbestimmung sind die vielen Elementarereignisse im Messsignal, mal mehr und mal weniger Strahlung vom Objekt empfangen zu haben, nicht im einzelnen relevant und können mit einigen wenigen Kennzahlen für eine Auswertezone beschrieben werden: - Schwankungsmaß des Infrarotmesssignals (z.B. Signalamplitude, diverse andere Optionen siehe nachfolgende Beschreibung),

- Hintergrund-Bezugstemperatur (z.B. Hintergrundtemperatur oder eine im nachfolgenden beschriebene Referenztemperatur)

- Ort (insbesondere Position in Richtung des Fördergutstroms in räumlicher Mitte der Auswertezone)

- Zeit (insbesondere der Mittelwert zwischen Aufzeichnungsbeginn und -ende)

- Kennzahlen aus der Häufigkeitsverteilung des Temperaturmesssignals, insbesondere: o Mittelwert des Temperatur-Messsignals o Statistische Kennwerte o Ggf. weitere Kennzahlen zu den Maxima der Verteilung.

Die Gestaltung der örtlichen Abgrenzungen für eine Auswertezone kann beliebig komplex ausgeführt werden, um möglichst genau nur die Datenpunkte eines engen Hintergrundtemperaturfensters zu umfassen. Wenn die oben genannten Kennwerte aber nachfolgend als Eingangsdaten von Regressionsmodellen dienen, die keinerlei Probleme mit rauschbehafteten Kennwerten haben, macht es wenig Sinn, viel Aufwand in die Grenzziehung von Auswertezonen zu investieren. Für einen sehr inhomogen temperierten Hintergrund kann einfach ein Raster von Auswertezonen definiert werden. Auch kann im Extremfall eine Auswertezone als ein einzelner Datenpunkt betrachtet werden. Das Schwankungsmaß ist in diesem Falle der Messsignalwert selber, denn auch für diese degenerierte Gestalt einer Auswertezone lassen sich die Regressionen berechnen. Lediglich für eine rein zeitliche Variation der Hintergrundtemperierung bei direkter Minimumsuche ohne Regressionsmodellierung ist es erforderlich, dass die Auswertezone mehrere Datenpunkte enthält. Abgesehen von diesen eher theoretischen Extrembeispielen ist es insbesondere sinnvoll, mit Auswertezonen die Messsignaldaten frühzeitig auf wenige Kennwerte zu reduzieren.

Als Intensität der Schwankung kann im Folgenden eine Maßzahl verstanden werden, die im wesentlichen linear mit der Temperaturdifferenz zwischen Objekt und Hintergrund korreliert ist. Die Signalamplitude oder Spannweite des Messsignals eignet sich grundsätzlich als solche Maßzahl. Für bessere Robustheit gegen Ausreißermesswerte kann man einen kleinen Anteil an größten und kleinsten Messdaten weglassen und verwendet als Maßzahl z.B. den Interdezilabstand (interdecile range) oder eine anders gestutzte Spannweite (trimmed range). Der Interquartilsabstand (interquartile range) ist typisch weniger geeignet, weil informationstragende Datenpunkte als Ausreißer ausgeschlossen werden. Als besonders geeignetes lineares Schwankungsmaß hat sich die Standardabweichung erwiesen, die weniger sensibel auf einzelne Ausreißer reagiert als die Signalamplitude, alle Datenpunkte berücksichtigt und ohne interne Rangsortierung einfach zu berechnen ist.

Eine Auswertezone wird insbesondere durch die Hintergrundtemperatur charakterisiert, zu der Messsignaldaten aufgezeichnet sind. Die Grenzen einer Auswertezone sind so gewählt, dass nur vernachlässigbare Unterschiede der Hintergrundtemperaturen vorliegen. Daher ist es sinnvoll, für eine Auswertezone eine mittlere Hintergrund-Bezugstemperatur zu ermitteln. Weil in manchen Ausführungen keine messtechnisch ermittelte Hintergrundtemperatur verfügbar ist, wird diese Bezugstemperatur im Folgenden als Referenztemperatur bezeichnet, wobei eine Hintergrundtemperatur eine Referenztemperatur sein kann.

Damit es möglich wird, die Referenztemperatur als Bezugsgröße für Regressionsmodelle zu benutzen, sollen nichtlineare Verzerrungen zur Hintergrundtemperatur vermieden werden, so dass für Regressionsmodelle einfache Funktionen nutzbar sind. An die Referenztemperatur werden somit vorzugsweise folgende Forderungen gestellt: a) Die Referenztemperatur soll in einem im Wesentlichen linearen Zusammenhang mit der Hintergrundtemperatur stehen, insbesondere sollen aus höheren Hintergrundtemperaturen höhere Referenztemperaturen resultieren, die aber um einen positiven Skalierungsfaktor unterschiedlich sein können, b) für die Situation des Infrarotkontrastminimums, dass die von Objekten und dem Hintergrund emittierte Infrarotstrahlung für die Infrarotsensorik ununterscheidbar wird, soll die Referenztemperatur im Rahmen der technischen Möglichkeiten möglichst genau den Wert der wahren Hintergrundtemperatur und somit der Objekttemperatur annehmen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Wert für die Referenztemperatur für eine zeitliche und/oder örtliche Auswertezone, die durch Einhaltung eines engen Temperaturfensters für die Hintergrundtemperatur charakterisiert wird, möglichst rauscharm und stabil ermittelt wird.

Für die konkrete Ermittlung der Referenztemperatur in einer zeitlichen und/oder örtlichen Auswertezone, besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, die sich insbesondere im Aufwand für Sensorik und mathematische Modellierung unterscheiden. Umfasst die Auswertezone eine gewisse Zeitspanne der Datenerfassung, wird für die Bestimmung der Referenztemperatur immer davon ausgegangen, dass eine zeitliche Mittelwertbildung oder vergleichbare Filterung vorgenommen wird, ohne dass dies im Folgenden erwähnt wird. Zur Rauschreduzierung oder Modellierung der Referenztemperatur über weitergehende Regressionsmodelle können bei Bedarf auch Daten aus benachbarten Auswertezonen hinzugezogen werden. Als Hintergrundtemperatur wird die Oberflächentemperatur des Hintergrunds bezeichnet, auf den die Infrarotsensorik ausgerichtet ist.

Als Referenztemperatur können z.B. folgende Konzepte genutzt werden, ggf. auch in Kombination miteinander:

1 ) eine direkt berührend gemessene Hintergrundtemperatur, z.B. in Form eines Folien-Temperatursensors aufgeklebt auf dem Hintergrund,

2) eine indirekt berührungslos gemessene Hintergrundtemperatur, z.B. in Form einer rückseitig angebrachten weiteren Infrarotsensorik,

3) das Infrarotmesssignal, welches zwar deutliche zeitliche und/oder örtliche Schwankungen aufweist, doch gefiltert werden kann über eine Auswertezone oder mehrere benachbarte Auswertezonen zeitlich und/oder örtlich vor und nach der aktuell zu bearbeitenden Auswertezone, indem: a) die Daten der Zone oder Zonen gemittelt oder in angemessener Weise gefiltert werden, was insbesondere die kurzzeitigen und örtlichen Schwankungen herausmittelt, die Variation der Referenztemperatur jedoch um einen Referenzfaktor (1 - A _ob j/A _tot ) herunterskaliert, somit insbesondere bei höherer relativer Objektflächendichte A _obj /A _tot im Fördergutstrom weniger variiert als die Hintergrundtemperatur, b) mit Methoden der Statistik oder Bildverarbeitung Datenpunkte des Messsignals der Zone oder Zonen auswählt werden, die wahrscheinlich besonders geringe Strahlungsanteile von Objektflächen repräsentieren und viele Strahlungsanteile vom Hintergrund, kann daraus mit weiteren statistischen Methoden ein Referenztemperaturwert ermittelt werden, dessen Referenzskalierungsfaktur zur Hintergrundtemperatur deutlich näher an 1 kommt, als mit der unter a) beschriebenen Mittelung, was insbesondere bei ruhig laufenden Strängen vor einem Hintergrund möglich ist. ) eine rückseitig berührende indirekte Hintergrundtemperaturmessung, z.B. in Form eines Widerstandsthermofühlers oder eines Thermoelements. Bei Heiz- und Kühlzyklen der Temperiereinrichtung entsteht durch nicht-ideale Wärmeleitung in der Wanddicke des Hintergrundes ein gewisser Temperaturgradient, weshalb die Hintergrundtemperatur der außen gemessenen zeitlich hinterherhängt, und ein systematischer Messfehler entsteht. Diesen kann man mit verschiedenen Methoden minimieren, was insbesondere für zeitlich variierende Messhintergründe relevant ist: a) Simulation des Wärmeflusses durch die Hintergrundwandung und Schätzung der Referenz- und Hintergrundtemperatur auf Basis eines Modells des angenommenen Wärmestroms und eines angenommenen oder aus Optimierung ermittelten Wärmediffusionskoeffizienten in der Wandung, b) Zusätzliche Messung des Wärmestroms der Temperiervorrichtung auf der Rückseite des Hintergrunds mit einem Wärmestrom sensor und Simulation der Referenz- und Hintergrundtemperatur auf Basis eines Modells des gemessenen Wärmestroms und eines angenommenen oder aus Optimierung ermittelten Wärmediffusionskoeffizienten in der Wandung, c) Symmetrisierung von Heiz- und Kühlzyklen mit vergleichbaren Tempera- tur-Änderungsgeschwindigkeiten beim Durchgang durch die Situation des minimalen Infrarotkontrasts, wobei in einem FIFO-Datenpuffer immer gleichviele Schwankungsminima von Heizzyklen wie von Kühlzyklen enthalten sind, wodurch das Regressionsmodell selbstständig kompensiert, dass die Referenztemperatur zeitweise etwas zu hoch und zeitweise etwas zu niedrig ist,

5) Weiterhin kann die Redundanz, dass eine Referenztemperatur sowohl aus Messdaten von berührenden bzw. anderweitig berührungslosen Temperatursensoren als auch berührungslos von der Infrarotsensorik ermittelt werden kann, für höhere Genauigkeit, bessere Stabilität, gegenseitige Überwachung der Sensoriken, Ko-Kalibrierung und Analyse der Dichte des Fördergutstroms genutzt werden. Insbesondere kann die Referenztemperatur ermittelt werden: a) als gewichtetes arithmetisches Mittel der Konzepte 3 und 4, b) indem Messdaten nach Konzept 3 genutzt werden, um Parameter der auf Wärmeleitung basierenden Simulationsmodelle 4a oder 4b so zu optimieren, dass ein zeitlicher/örtlicher Versatz minimiert wird. Im Ergebnis unterscheiden sich Referenztemperaturen ermittelt nach Konzept 3 nur noch um einen Skalierungsfaktor von Referenztemperaturen ermittelt mit optimierten Konzepten 4a oder 4b. Als für die Regression zu verwendende Referenztemperatur kann ein gewichtetes arithmetisches Mittel der Konzepte 2 und eines optimierten Konzepts 4a oder 4b zum Einsatz kommen. Dies schließt die Option ein, nur Konzept 3 oder nur eines der optimierten Konzepte 4a oder 4b zu verwenden.

Besonders vorteilhaft ist Variante 5b, denn nachdem die zwei voneinander unabhängige Referenztemperaturmethoden aufeinander abgeglichen sind, sollten im Kontrastminimum unabhängig voneinander jeweils die gleichen Referenztemperaturen ermittelt werden. Insbesondere kann nach erfolgter Modellanpassung von Konzept 4a oder 4b die zuverlässigere Temperaturmessung dazu benutzt werden, in regelmäßigen Abständen Temperaturkompensationswerte T _c (temperature compensation) zu bestimmen, um damit das Messignal der Infrarotsensorik auf die zuverlässiger ermittelten Referenztemperaturen abzugleichen, vgl. Figur 3 und Beschreibung.

Für eine präzise Lokalisierung von Schwankungsminima sind insbesondere funktionale Modelle gut geeignet, die per Approximation aus einer Punktewolke von rauschbehafteten Schwankungsdaten bestimmt werden können, z.B. per Regressionsrechnung und der Methode der Fehlerquadrateminimierung sowie auch auf Machine Learning basierende Modelle. Für solche funktionalen Modelle können mit mathematischen Methoden direkt Minima berechnet werden. Vorteilhafterweise wird der Hintergrund der Messobjekte ja zeitlich und/oder örtlich variiert, weshalb es naheliegend ist, Regressionsmodelle aufzustellen, bei denen z.B. Schwankungsamplituden gegen die Zeit bzw. den Ort aufgetragen werden. Dies ist möglich, hat aber folgende Nachteile: Das gewünschte Ergebnis, die Objekttemperatur, kann nicht direkt aus der Regression bestimmt werden, sondern kann in einem zweiten Schritt aus dem Messsignal zur Zeit/am Ort des ermittelten Minimums abgelesen werden. Weil das Messsignal bekanntermaßen rauschbehaftet ist, wird es oftmals hilfreich sein, eine geeignete Datenfilterungsmethode anzuwenden, wobei aufgezeichnete Daten des Messsignals um die gefundene Zeit bzw. den gefunden Ort des Schwankungsminimums herum für die Filterung, z.B. per Mittelwertbildung, genutzt werden. Zudem muss das Schwankungsminimum in den aufgezeichneten Daten enthalten sein, denn eine einfache Extrapolation ist nicht möglich. Ein weiterer Nachteil der direkten Regression gegen Zeit oder Ort ist, dass der funktionale Zusammenhang von Messsignalschwankung zu Zeit oder Ort durch Nichtlinearitäten der zeitlichen bzw. örtlichen Temperaturvariation verzerrt werden kann, so dass für eine gute funktionale Approximation kompliziertere und damit potenziell instabilere Modellierungen hilfreich sind. Auch kann eine Auswahl getroffen werden, welche Daten für eine funktionale Approximation zur Minimumsuche geeignet sind. Es ist möglich, für die Signalschwankungen einfache direkte Regressionsmodelle gegenüber Zeit bzw. Ort zu berechnen, insbesondere wenn die zeitliche Variation des Hintergrunds über Temperaturrampen mit zeitlich konstanten Änderungsraten realisiert wird, bzw. die örtliche Variation mit einem homogenen Temperaturgradientenfeld.

Vorteilhafter ist es, die für die Regressionsmodellierung der Schwankungsmaße eine Referenztemperatur, z.B. die Hintergrundtemperatur, zu wählen. Das Schwankungsmaß, z.B. die Schwankungsamplitude, reagiert weitgehend linear auf das Infrarotkontrastverhältnis der Temperaturen von Objekt zu Hintergrund. Ein Regressionsmodell mit der oben definierten Referenztemperatur als Bezugsgröße macht es möglich, dass die Lage des funktional ermittelten Schwankungsminimums direkt der ermittelten Objekttemperatur entspricht. Jeder Datenpunkt in der Punktewolke für die Regressionsrechnung weist jetzt zwei Streuungen auf: in Ordinatenrichtung die Unsicherheit der Bestimmung des Schwankungsmaßes und in Abszissenrichtung die Unsicherheit der Referenztemperaturbestimmung. Je mehr Daten vorliegen, um so genauer kann das Minimum bestimmt werden. Bei stabilen Objekttemperaturen liegen redundant erhobene Datenpunkte nah beieinander. Bei zeitlichen Variationen der Hintergrundtemperatur können somit auch mehrere Heiz-/Kühlzyklen in der Punktewolke repräsentiert sein, allerdings zu Lasten einer längeren Verzögerungszeit. Wenn der Hintergrund, ausgehend von einer Temperatur niedriger als der Objekttemperatur, ansteigende Temperaturen zeigt und sich der Objekttemperatur annähert, sinkt die Schwankungsamplitude mit dem Anstieg der Hintergrundtemperatur. Im Infrarotkontrastminimum gleicher Objekt- und Hintergrundtemperaturen wird ein Schwankungsminium erreicht, und bei weiter ansteigender Hintergrundtemperatur steigen die Schwankungsamplituden wieder. Dies gilt für einen zeitlichen Verlauf in einem Heizzyklus wie auch für einen örtlichen Verlauf entgegen des Temperaturgradienten. Die Schwankungsmaße aufgetragen gegen die Referenztemperatur bilden eine Punktewolke mit einem Minimum. Im linken Bereich kälterer Hintergrundtemperaturen nimmt die Schwankungsintensität mit höheren Hintergrundtemperaturen ab, im rechten Bereich nimmt sie zu.

Soll aus verschiedenen Gründen die Hintergrundtemperatur nicht soweit verändert werden, dass das Minimum der Schwankungsintensität erreicht und durchlaufen wird, kann durch eine Extrapolation nichtsdestotrotz die Hintergrundtemperatur bestimmt werden, bei der das Schwankungsminimum aufträte. Die Punktewolke der Schwankungsintensitäten zu den Referenztemperaturen enthält jetzt kein Minimum mehr. Dennoch kann eine Regressionsanalyse vorgenommen werden. Als Objekttemperatur wird die Hintergrundtemperatur ausgegeben, bei der die aus dem funktionalem Zusammenhang extrapolierte Schwankungsintensität Null oder einen vorbestimmbaren Wert erreichen würde.

Für Prozesse, bei denen sprunghafte Änderungen der Objekttemperatur hochdynamisch zu messen sind, sollte eine Flächen-Infrarotkamera mit Gradientenhintergrund zum Einsatz kommen. Diese Konstellation erlaubt je Belichtung eine unverzögerte Messauswertung, weil in einem einzigen Bild eine gesamte Punktewolke für ein Regressionsmodell enthalten ist.

Wenn die örtliche Änderung der Objekttemperatur im Messbereich ermittelt werden soll, was insbesondere entlang der Fördergutstromrichtung relevant sein kann, können hierfür mehrere Sektionen vorgesehen werden, in denen jeweils die Objekttemperatur und die genaue Messposition bestimmt wird. Weiterhin wird zu Figur 9 ein Verfahren beschrieben, wo mit zeitlicher und örtlicher Temperaturvariation Längs- temperaturgradienten ermittelt werden können.

Bei vielen Infrarot-Temperaturmessverfahren muss der Emissionsgrad, eine Werkstoff-Eigenschaft der zu messenden Objekte, per multiplikativer Emissionsgradkorrektur kompensiert werden oder teure Zweifarb-Infrarotmesstechnik verwendet werden. Kunststoffe weisen zwar typisch hohe Emissionsgrade von 85-95% auf, die für genaue Messung dennoch kompensiert werden müssen. Es bedeutet viel Labor-Aufwand, den Emissionsgrad jeder Rezeptur zu ermitteln und in die Anlage zu übertragen. Ein idealer schwarzer Strahler hat einen Emissionsgrad von 100% und Reflexion von 0%. Aus der Infrarotstrahlungsemission lässt sich mit dem Bolzmann-Gesetz direkt die Strahlertemperatur berechnen. Ein Kunststoffobjekt mit beispielsweise 90% Emissionsgrad reflektiert 10% der Strahlung an der Oberfläche als Glanz. Die sträng- oder granulatförmigen Objekte des Fördergutstroms sind typischerweise konvex, so dass die Infrarotsensorik auf den verschiedenen Teilflächen der zu messenden Objekte reflektierte Wärmestrahlungen aus ganz verschiedenen Richtungen empfängt. An den Rändern der Objekte ergibt sich manchmal eine Glanzwinkel- Konstellation, dass die von benachbarten nahezu gleichtemperierten Objekten emittierte Strahlung reflektiert wird. Diese Selbstbeleuchtung, die wie eine Erhöhung des Emissionsgrades wirkt, kann man bei regelmäßig angeordneten Strängen möglicherweise noch kompensieren, bei chaotisch fluidisierten Granulat-Förderströmen ist die Selbstbeleuchtungssituation unkontrollierbar.

Wie aus Vorrichtungen zur Messung unter Glanzeinschluss bekannt ist, kann der Einfluss des Emissionsgrades nahezu eliminiert werden. Hierzu wird die direkte Um- gebung des Messfleckes mit einer Einhausungstemperierung auf eine solche Temperatur gebracht, dass die Infrarotstrahlung nahezu der eines schwarzen Strahlers mit Objekttemperatur entspricht. Im Idealfall findet zwischen der Einhausungstemperierung und den Objekten ein balancierter Strahlungsaustausch statt, dass alle Oberflächen genauso viel Energie emittieren wie sie empfangen. Für verschleißresistente Oberflächen, die Produktabriebstäuben ausgesetzt sind, kann eine Einhausungstemperierung nicht als schwarzer Strahler realisiert werden. Randeffekte durch beschränkten Bauraum und der von der Einhausungstemperierung reflektierte Infrarotstrahlungsanteil sollten berücksichtigt werden. Idealerweise sollte die innere Oberfläche des Messhintergrundes und der Einhausungstemperierung homogen diffus streuend sein, nicht polarisieren und einen Emissionsgrad > 85%, empfehlenswerter Weise zumindest jedoch > 70% aufweisen. Gegebenenfalls können diese Eigenschaften mit speziellen Beschichtungen realisiert werden. Vorteilhafterweise kann der zu temperierende Messhintergrund und/oder zu temperierende Umgebungsflächen des Leitkörpers oder der Einhausung zum Leiten des Fördergutstroms mit einer geeigneten Beschichtung vorzugsweise aus Kunststoff oder einem kunststoffartigen Material versehen sein, das die genannten hohen Emissionsgrade besitzt. Vorteilhafterweise kann eine Lackbeschichtung und/oder eine Antihaftbeschichtung der genannten Leitkörperflächen beispielsweise aus Fluorpolymeren und/oder Silikonen vorgesehen werden.

Der Messhintergrund bestrahlt die Innenseite der Einhausungstemperierung bereits fast mit der korrekten Infrarotstrahlung, was den Fehlereinfluss einer von der Objekttemperatur abweichenden Anstrahlung der Einhausungstemperierung gering hält. Problematischer sind Strahlungs-Randverluste in den Eintritts- und Austrittszonen der Einhausungstemperierung, weil in den meisten Anlagen nur eine begrenzte Baulänge für die Einhausungstemperierung zur Verfügung steht. Strahlungsverluste treten auch dann auf, wenn die Einhausungstemperierung nicht nahtlos an den temperierten Hintergrund angrenzen kann, wie bei einem Wasserbad mit einem Hintergrundheizbalken quer unter den Strängen gegeben. Alle Strahlungsverluste zusammen führen dazu, dass die Einhausungstemperierung von innen mit etwas weniger Strahlungsintensität angestrahlt wird, als es bei einem idealen Strahlungsfeld für Messung unter Glanzausschluss der Fall wäre. Zur Kompensation des nicht-idealen Emissionsgrades des Innern der Einhausungstemperierung sowie der Strahlungsverluste in Randzonen wird die Einhausungstemperierung auf eine etwas oberhalb der ermittelten Objekttemperatur liegende Temperatur geregelt.

Um Randeffekte zu verringern und den effektiven Emissionsgrad der Umgebungsflächen des Leitkörpers bzw. des Messhintergrunds zu erhöhen bzw. noch näher an 1 zu bringen und Energie zu sparen, kann der Messhintergrund und/oder der genannte Leitkörper sowie die Einhausungstemperierung eine thermische Isolierung aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die genannte Temperiereinrichtung großflächige Heiz- und/oder Kühlelemente an den zu temperierenden Hintergrund- bzw. Leitkörperflächen aufweisen, um die genannten Flächen effizient und auch rasch temperieren zu können, um schnelle Zyklen zur Erreichung einer gewünschten Solltemperatur zu erreichen. Insbesondere können die genannten flächigen Heiz- und/oder Kühlelemente an den zu temperierenden Flächen des Messhintergrunds bzw. des Leitkörpers für den Fördergutstrom im Bereich der Messtrecke den zeitlichen und/oder örtlichen Temperaturgradienten bzw. die gewünschte örtliche oder zeitliche Variation der Hintergrundtemperatur bewerkstelligen, während derer dann das Schwanken des Messsignals in der beschriebenen Weise analysiert wird.

Vorrichtungen, die eine Messung von bewegten Objekten vor einem temperierten Messhintergrund realisieren, sind typisch an die Gegebenheiten der Produktionsanlage anzupassen. Der Messhintergrund kann z.B. von einem rohrförmigen oder rinnenförmigen Leitkörper gebildet werden, in dem bzw. durch den der Fördergutstrom hindurchgeleitet wird, kann aber auch in Gleitflächen, Seitenflächen, Abdeckflächen, frei hängend oder von Wasser umspült oder eingetaucht realisiert werden.

Mit einer Vorrichtung zur zeitlichen Variation der Hintergrundtemperatur ist zum Beispiel gemeint, dass mittels einer Temperiervorrichtung die Hintergrundtemperatur im Messbereich der Infrarotsensorik in Heiz- und Kühlzyklen insbesondere um die Objekttemperatur variieren lässt. Als Infrarotsensorik wird man hierfür bevorzugt ein Pyrometer einsetzen. Wird als Infrarotsensorik eine Infrarot-Zeilen- oder Flächenkamera verwendet, kann ein weiter ausgedehnter Messbereich vor einem Hintergrund analysiert werden. Dieser Hintergrund kann rein zeitlich in der Temperatur variiert werden und homogen temperiert sein.

Für schnellere Messergebnisse insbesondere mit einer Infrarotflächenkamera ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Hintergrund verschiedene Temperaturen aufweist, wofür Vorrichtungen zur örtlichen Veränderung der Hintergrundtemperatur geeignet sind. Eine örtliche Temperaturänderung meint zum Beispiel, dass entlang der Strecke, die der zu messende Fördergutstrom zurücklegt, der Hintergrund mittels der Temperiervorrichtung auf verschiedene Temperaturen gebracht wird bzw. sich entlang der Fördergutstrecke ein Temperaturgradient einstellt, beispielsweise dahingehend, dass die Leitvorrichtung im Hintergrund, durch die der Fördergutstrom hindurch gefördert wird, stromauf wärmer ist als stromab oder umgekehrt ein stromaufwärtiger Leitvorrichtungsabschnitt kälter ist als ein ström abwärtiger Abschnitt. Werden beide Realisierungsmöglichkeiten direkt hintereinander angeordnet, können zwei Auswertesektionen realisiert werden, aus deren zwei Temperaturmessungen die Temperaturänderung des Fördergutstroms ermittelt werden kann, was Rückschlüsse auf Kühlungsmaßnahmen, Kerntemperaturen der Objekte oder exotherme Reaktionen erlauben kann. Um das Schwanken des Sensorik-Signals an verschiedenen Sektionen der Messstrecke erfassen zu können, kann die Infrarotsensorik aber auch mehrere in Richtung des Fördergutstroms bzw. entlang der Messstrecke bzw. in Richtung des Temperaturgradienten verteilt angeordnete Sensorelemente aufweisen.

Die Temperaturgradienten im Hintergrund können auch jeden anderen Winkel in Bezug auf den Fördergutstrom einnehmen, also z.B. quer zu ihm. Auch sind inhomogene oder kreisartige oder periodische Temperaturfelder möglich mit Temperaturgradienten in verschiedenen Richtungen.

Die genannte Herstellung von Temperaturgradienten entlang der Förderstromrichtung kann mittels Heiz- und/oder Kühlelementen der Temperiervorrichtung erzielt werden, die entlang Hintergrundes verteilt angeordnet sein können. Angesichts der im Hintergrundmaterial stattfindenden Wärmeleitung kann es ggf. auch ausreichend sein, nur einen kurzen Leitvorrichtungsabschnitt zu heizen oder zu kühlen, um entlang der Förderstromrichtung in der interessierenden Messstrecke zwei entgegengesetzte Temperaturgradientenfelder für zwei Auswertesektionen bereitzustellen.

Die Temperiervorrichtung kann vorteilhafterweise einen oder mehrere Temperaturfühler umfassen, mittels derer die Temperatur des Messhintergrunds bzw. des Leitkörpers oder Rohrkörpers, gemessen werden kann, wobei die genannten Temperaturfühler berührend arbeiten können. Hintergrundtemperaturen zwischen den Temperaturfühlern können bei angemessenen Abständen aus Interpolation zweier benachbarter Fühlermesswerte ermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich können aber auch für die Bestimmung oder Kalibrierung der Hintergrundtemperaturfelder berührungslose Messfühler vorgesehen sein. In Abhängigkeit der gemessenen Hintergrundtemperaturen, kann die Temperiervorrichtung so angesteuert werden, dass ein gewünschter örtlicher und/oder zeitlichen Temperaturgradient hergestellt wird, der in einem mittleren Abschnitt eine Temperatur näherungsweise identisch zur zu messenden Objekttemperatur umfassen kann.

Der Messhintergrund kann auch durch mittels eines Infrarotstrahlers realisiert werden, der durch ein für Infrarotstrahlung hinreichend transparentes Fenstermaterial hindurchscheint. Bei Transmissionsverlusten kann der Infrarotstrahler bei einer höheren Temperatur betrieben werden. Als Hintergrundtemperatur wird im Weiteren für einen solchen Strahler die Sensor-bewertete Infrarotstrahlungsemission bezeichnet, die identisch bewertet wird zu einem normal emittierenden Hintergrund mit nahezu idealem Emissionsgrad, der auf eben diese Hintergrundtemperatur temperiert ist. Damit der Infrarotstrahler für verschiedene Temperaturen wie ein emittierender Hintergrund betrachtet werden kann, kann der Strahler mit einer geeigneten Kennlinie darauf kalibriert werden.

Eine Vorrichtung zur gezielten zeitlichen und örtlichen Variation der Hintergrundtemperatur weist z.B. ein Temperaturgradientenfeld auf, wobei die Temperiervorrichtung die mittlere Temperatur des gesamten Temperaturfeldes in Heiz- und Kühlzyklen variiert. Eine solche Vorrichtung ermöglicht insbesondere die Messung von Längstem- peraturgradienten in Objekten. Die Ansteuerung der Temperiervorrichtung und insbesondere die höchste und niedrigste Temperatur der zeitlichen und/oder örtlichen Variation sollte in automatischer Koordination mit der Auswertungseinrichtung erfolgen. Typischerweise wird für die Variation eine gewisse Spannweite um die Objekttemperatur definiert, die möglichst symmetrisch der ermittelten Objekttemperatur nachzuführen ist. Mittels der genannten Temperiervorrichtung kann vorteilhafterweise die mittlere Solltemperatur des Messhintergrunds, so nachjustiert bzw. nachgeregelt werden, dass die vorbeiströmenden Objekte des Fördergutstroms sich vor den kälteren Hintergrundbereichen hell abzeichnen und ein deutlicheres Schwankungssignal erzeugen, in den von der Temperatur her mittleren Hintergrundbereichen das Schwanken des Sensorsignals minimiert ist und vor den heißen Hintergrundbereichen sich die Objekte mit einem dunkleren Signal absetzen und damit wieder stärkere Schwankungen im Infrarot-Signal entstehen.

In Weiterbildung der Erfindung kann als Messhintergrund und Leitkörper ein Rohr Verwendung finden, das um seine Längsachse verdrehbar gelagert und händisch oder durch einen Drehantrieb um die Längsachse verdreht werden kann, um auch bei dichteren Fördergutströmen eine Kontrastmessung zum Hintergrund zu ermöglichen, für die das Rohr in eine seitlich verdrehte Lage verbracht werden kann. Ebenso kann die Apertur für die Infrarotsensorik von der Mittelachse seitlich versetzt angeordnet sein, so dass es möglich wird, den Messfleck auch auf die nahegelegene Rohrflanke auszurichten. Wenn die Infrarotsensorik einen stirnseitigen Montageflansch mit Schrägungswinkel zur optischen Achse aufweist, kann allein durch Verdrehen des Sensorkopf-Flansches die optische Achse auf einer Kegelmantelfläche bewegt werden. So wird ermöglicht, den Messfleck auf verschiedene Zonen des Fördergutstroms ausrichten, so dass für den Messbereich eine relative Objektflächendichte im Bereich von 15-80%, besser 25-70% erreicht werden kann.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der Infrarotsensorik-Messkopf mit einer Temperiervorrichtung auf nahezu konstanter Temperatur gehalten werden. Trotz schwankender Umgebungsbedingungen kann so die Sensorik in einem engen vorbestimmten Temperaturfenster betrieben werden. Bei hohen und schwankenden Umgebungstemperaturen wird eine höhere Messgenauigkeit, bessere Langfriststabilität und Lebensdauer ermöglicht. Vorteilhafterweise kann eine solche Temperiervorrichtung für die Infrarotsensorik beispielsweise ein oder mehrere Temperierelemente am Sensorkopf der Infrarotsensorik aufweisen. Beispielsweise kann ein Flüs- sig-Temperierkörper beispielsweise in Form einer Wassermanschette am Sensorkopf vorgesehen sein, um den Sensorkopf zu kühlen oder aufzuheizen und hierdurch in dem gewünschten Temperaturfenster zu halten.

Zur Kalibrierung der Infrarotsensorik kann vorgesehen sein, dass der Sensorkopf idealerweise ohne Unterbrechung der Stromversorgung und Temperierung aus der auf Betriebstemperatur befindlichen Messposition auf eine nahebei angeordnete Kalibrierstation mit einer weitgehend idealen Schwarzstrahlerreferenz umplatziert werden kann, die an Messfleckposition sehr präzise und homogen auf eine relevante Arbeitspunkttemperatur geregelt ist und optional auch das Infrarotstreulichtfeld dem der Messsituation nachempfunden ist, wobei in der umplatzierten Kalibrierposition die Infrarotsensorik auf die Arbeitspunkttemperatur kalibriert wird.

Wenn sich nach Zurückplatzieren der Infrarotsensorik keine zu messenden Objekte im Messfeld befinden, kann direkt im Anschluss an die genannte Absolut-Arbeits- punktkalibrierung eine Transferkalibrierung auf den temperierten Messhintergrund durchgeführt werden, wobei der Hintergrund idealerweise stabil auf die gleiche Arbeitstemperatur der Schwarzstrahlerreferenz geregelt wird, wobei dann mit der an den Messort zurückplatzierten Infrarotsensorik eine zweite Parallelmessung vorgenommen wird, bei der gleichzeitig die Infrarotstrahlung des Hintergrunds gemessen wird und die Hintergrundtemperatur mit berührender Temperatursensorik erfasst wird, so dass aus den Ergebnissen der zweiten Parallelmessung der Emissionsgrad der temperierten Hintergrundumgebung ermittelt werden kann, und als Kalibrierparameter für diesen Arbeitspunkt ohne Fördergutstrom gespeichert wird.

Zur Verbesserung der Genauigkeit der Temperaturbestimmung kann in Phasen, wenn keine zu messenden Objekte vorliegen, der Hintergrund und die Umgebung auf eine zur nächsten Produktion passende Arbeitspunkt-Temperatur temperiert werden, und mit dem Kalibrierparameter für einen Arbeitspunkt ohne Fördergutstrom eine Aktualisierung der Temperaturkompensation im vorgenannten Auswertebaustein vorgenommen werden, so dass bei Produktionsanlauf Objekte direkt mit hoher Absolutgenauigkeit gemessen werden können, ohne dass eine manuelle Absolutkalibrierung mittels der Kalibrierstation und der Schwarzstrahlerreferenz nötig wäre.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Seitenansicht einer Unterwassergranulieranlage mit einem Unterwassergranulierer, einem nachgeordneten Zentrifugaltrockner, an dessen Auslass eine Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung des austretenden Granulatstroms vorgesehen ist,

Fig. 2: eine schematische Seitenansicht einer T rockenschnitt-Stranggranulieran- lage mit einem Wasserbad, mit zwei möglichen Positionen einer Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung an Strängen und einer Vorrichtung zur berührungslosen Temperaturmessung am Auslass des Klassiersiebes,

Fig. 3: eine perspektivische Seitenansicht eines Auslasses und der dort vorgesehenen berührungslosen Temperaturmessvorrichtung aus einer vorigen Figur, wobei die Infrarotsensorik durch einen mantelflächenseitigen Ausschnitt in das Auslassrohr blickt, inklusive des grundsätzlichen Schemas der Messsignal-Datenverarbeitung, welches für alle nachfolgenden Figuren gilt,

Fig. 4: eine perspektivische Seitenansicht des Auslasses ähnlich Figur 3, wobei der Strahlengang der Infrarotsensorik über einen beweglichen Ablenkspiegel gefaltet ist, so dass eine dem Fördergutstrom mitgeführte Scanbewegung im Auslass ermöglicht wird, Fig. 5: eine Schnittansicht des Auslasses mit der daran angebrachten Infrarotsensorik und der montierten Vorrichtungen zum Temperieren des Messfleck-Hintergrundes und der in Rohrform ausgeführten Einhausung,

Fig. 6: die zeitlichen Verläufe des Messsignals einer Infrarotsensorik mit kreisförmigem Messfleck (Pyrometer) aus den Figuren 3-5, die gezielt zeitlich variierte Messhintergrundtemperatur, sowie die Schwankungsintensitäten, und die ermittelten Objekttemperaturen,

Fig. 7: eine Darstellung von bewegten Objekten vor einem Temperaturgradientenhintergrund gemessen von einer Infrarotsensorik mit Flächensensor (Infrarotkamera) aus Figuren 3-5 mit Temperatur-Häufigkeitsverteilungen in Auswertezonen,

Fig. 8: in Figur 8 A eine perspektivische Ansicht einer Infrarotsensorik mit Flächensensor (Infrarotkamera) zur Temperaturmessung von Strängen, sich unter den Strängen ein Hintergrund mit z.B. einem Temperaturgradientfeld befindet und der Messbereich optional mit einer Einhausungstemperierung zur Minimierung des Emissionsgradeffektes umgeben ist, wobei Figur 8 B eine komplexere Ausführung eines Hintergrunds mit zwei Temperaturgradientenfeldern zeigt, die zur gleichzeitigen Ermittlung der Objekttemperatur in zwei Sektionen entlang der Fördergutstromrichtung dient,

Fig. 9: eine Darstellung des örtlich variierenden Schwankungsmaßes des Messsignals einer Infrarotsensorik aus Figur 8 bei Verwendung einer Infrarotkamera, wobei der Hintergrund ein Temperaturgradientenfeld aufweist,

Fig. 10: eine perspektivische Ansicht einer Infrarotsensorik an Strängen, wobei als Sensor eine Zeilen-Infrarotkamera oder eine Flächen-Infrarotkamera verwendet wird, sich unter den Strängen ein infrarotstrahlender Hintergrund befindet, der auch eingetaucht in einem Wasserbad sein kann, und der Messbereich optional mit einer Einhausungstemperierung zur Minimierung des Emissionsgradeffektes umgeben ist,

Wie die Figuren zeigen, kann die berührungslose Temperaturmessung an verschiedenen Positionen in großtechnischen Anlagen zur Herstellung von Granulaten eingesetzt werden. Die Sensorik eignet sich sowohl für Stranggranuliersysteme im Trocken- oder Nassschnitt als auch für Unterwassergranuliersysteme. Die Sensorik kann in diesen und anderen Anlagen auch an diversen anderen als den exemplarisch dargestellten Messpositionen eingesetzt werden.

Figur 1 zeigt eine typische Extrusionsline mit Unterwassergranuliervorrichtung 12. Ein Schmelzezuförderer 15 presst eine Polymerschmelze durch eine Düsenlochplatte 14 in die Schneidkammer 16 eines Unterwasser-Granulierers 13, wo das austretende Strangmaterial im Wasser von einem rotierenden Messer zu Granulat geschnitten wird und per Rohrleitung zum Granulattrockner 17 gefördert wird. Dort wird das Granulat-Wasser-Gemisch getrennt. Die abgeschiedenen Granulate werden getrocknet und treten dann aus dem Auslass 18 aus, von wo aus das Granulat typischerweise einer Weiterverarbeitungsstation wie beispielsweise einem Klassiersieb, einer Vibrationsrinne oder einem Thermobehälter zugeführt wird, beispielsweise um einen Kristallisations- oder Selbstkristallisationsprozess der Granulate auszuführen.

Die Temperatur der am Auslass 18 aus dem Granulattrockner 17 austretenden Granulate soll innerhalb eines Prozesstemperaturfensters liegen. Sind die Granulate zu kalt, reicht möglicherweise die Restwärme nicht aus, die oberflächliche Restfeuchtigkeit abdampfen zu lassen. Sind Granulate zu heiß, kann es zu Agglomeratbildung durch Zusammenschweißen kommen. Für Polymere, die gezielt eine hohe Restwärme behalten sollen, dass genügend Energie für die Initiierung einer direkt anschließenden Kristallisation verbleibt, ist das Prozesstemperaturfenster besonders eng. Für manche Polymere sind nur Temperaturabweichungen von einigen wenigen Grad Celsius zulässig, ansonsten wird Ausschuss produziert. Die berührungslose Temperaturmessung kann insbesondere in dem genannten Auslass 18 erfolgen, durch den das getrocknete Granulat in Form eines Fördergutstroms 2 austritt. Die granulatförmigen Objekte des Fördergutstroms 2 treten dabei üblicherweise nicht in Form eines träge fließenden, kompakten Granulatstroms aus sondern fliegen mehr oder minder voneinander beabstandet und fluidisiert durch den rohrförmigen Auslass 18. In der Grenzschicht der Granulate kann auch warme feuchte Luft aus dem Granulattrockner 17 mitgerissen werden. Im typischem Betrieb wird mit einem Absauggebläse im Granulattrockner 17 ein leichter Unterdrück erzeugt, so dass ein trocknender Gegenluftstrom in den Auslass 18 hineingesaugt wird, entgegengesetzt zu dem austretenden Fördergutstrom 2. Insgesamt können also im Auslass 18 komplexe Strömungsverhältnisse mit unterschiedlichen Luftströmen unterschiedlicher Temperatur herrschen, die zusätzlich zu den granulatförmigen Objekten des Fördergutstroms 2 durch den Auslass 18 geführt werden.

Die Infrarotsensorik 1 kann dem genannten Auslass 18 zugeordnet sein und in dessen Innenraum blicken, um die vorbeiströmenden Objekte 3 hinsichtlich ihrer Temperatur messen zu können.

Die Innenwandung des Auslasses 18 bildet dabei den Hintergrund 4 für die Temperaturmessung, wobei bei einem vorzugsweise kreiszylindrischen Auslassrohr die Rohr-Innenmantelfläche den genannten Hintergrund 4 der Temperaturmessung bildet, vgl. Figuren 3-5.

Figur 2 zeigt eine klassische Trockenschnitt-Granulieranlage, bei der ein Schmelzezuförderer 15 Polymer oder andere Stoffe durch eine Düsenlochplatte 14 presst und sich parallel verlaufende Stränge 7 ausbilden, die erst durch ein Wasserbad 8 geführt werden, um dann in einer Granuliervorrichtung 12 geschnitten zu werden. Nachfolgend können verschiedene Weiterverarbeitungsstationen angeordnet sein, wie zu Figur 1 erläutert. Hier dargestellt ist ein Klassiersieb 9, aus dem der Fördergutstrom 2 in ein Auslassrohr 18 geleitet wird. Für die Temperaturmessung an Strängen 7 sind exemplarisch zwei Positionen für die Sensorik dargestellt: eine erste Infrarotsensorik 1a ist über dem Wasserbad 8 angeordnet, vgl. Figur 10, wobei sich ein temperierter Hintergrundinfrarotstrahler im Wasserbad 8 befindet und die noch im Wasser geführten Stränge 7 von der Infrarotsensorik 1a vermessen werden. Eine weitere Infrarotsensorik 1 b vorzugsweise mit Temperaturgradienten-Hintergrund ist in der Einlaufzone zur Granuliervorrichtung angeordnet, vgl. Figur 8 A. Aus einem Infrarotbild der Stränge 7 vor einem Temperaturgradientenhintergrund können hochdynamisch die Einzeltemperaturen aller Stränge 7 präzise gemessen werden, auch wenn die Stränge dort dynamisch schwingen sollten. Mit einem Zwei-Sektionen-Temperatur- gradientenhintergrund, vgl. Figur 8 B, kann geprüft werden, ob kurzfristige Strangtemperaturänderungen zwischen zwei Auswertesektionen entlang der Fördergutstromrichtung auftreten z.B. durch das Aufheizen der Strangaußenhaut durch einen heißen Strang. Mit einer Infrarotsensorik 1 c im Auslauf 3 kann die Temperatur der Granulate nach dem Schnitt in einem fluidisierten Fördergutstrom 2 gemessen werden, siehe auch Figuren 1 und 3-5.

Verschiedene weitere Stranggranulieranlagen mit automatischer Strangeinführung im Nass- und Trockenschnitt, die hier nicht alle einzeln dargestellt sind, können auch mit berührungsloser Temperaturmesstechnik an Strängen und geschnittenen Granulaten ausgestattet werden, wobei die Sensorik an Strängen insbesondere in Rutschen-Bereichen einsetzbar ist, wo kleine Zonen der Rutsche als beheizte Hintergründe ausgeführt werden können oder in wasserbedüsten Bereichen Hintergrundinfrarotstrahler eingesetzt werden.

Wie Figur 3 zeigt, kann die Infrarotsensorik 1 mit ihrer Optik durch eine Apertur 19 in das Innere des Auslasses 18 blicken, so dass die Infrarotsensorik 1 zumindest einen Messfleck 20 im Inneren des Auslasses 18 besitzt, durch den sich der Fördergutstrom 2 bewegt. Wird als Infrarotsensorik 1 eine Infrarotkamera eingesetzt, wird ein größerer Messbereich erfasst, wobei von jedem Pixel bzw. jeder Pixelgruppe ein eigener Messfleck 20 vermessen wird. Exemplarisch ist ein bewegtes granulatförmiges Objekt 3 im Messfleck 20 der Infrarotsensorik 1 dargestellt.

Die Innenmantelfläche des Auslasses 18 und damit der Hintergrund 4 ist vorteilhafterweise mit einem hohen Emissionsgrad versehen, was durch eine entsprechende Ausbildung der Auslasswandung und/oder eine geeignete Beschichtung der Wandungsoberfläche erreicht werden kann, die den Messhintergrund 4 und den Bereich einer Einhausungstemperierung 22 bildet. Beispielsweise kann der Auslass 18 in- nenwandungsseitig mit einer kunststoffartigen Beschichtung, einem Lack oder insbesondere auch einer Antihaftbeschichtung aus Fluorpolymeren oder Silikonen beschichtet sein, welche hohe Emissionsgrade aufweisen.

Der Auslass 18 und damit der Hintergrund 4 kann durch eine Temperiervorrichtung 6 zumindest im Bereich des oder der Messflecke 20 temperiert werden, wobei die genannte Temperiervorrichtung 6 zumindest ein Heiz- und/oder Kühlelement 21 umfassen kann, das auf der Wandung des Auslasses 18 angebracht ist.

Vorzugsweise kann in der Umgebung zur Temperiervorrichtung 6 eine Einhausungstemperierung 22 angebracht sein z.B. in Form einer Heizmanschette, die den Auslass 18 zumindest abschnittsweise umschließt und ggf. mehrere Zonen aufweisen kann, um in verschiedenen Abschnitten des Auslasses 18 verschiedene Temperaturen zu generieren.

Insbesondere kann die genannte Temperiervorrichtung 6 dazu ausgebildet sein, die Temperatur des Hintergrundes 4 örtlich und/oder zeitlich während der Messung der Infrarotsensorik 1 zu variieren. Über die Einhausungstemperierung 22 kann auch die Temperatur des ganzen Auslasses 18 gleichmäßig erhöht und erniedrigt werden. Bei örtlicher Variation der Temperatur des Hintergrunds 4 kann die Temperiervorrichtung 6 verschiedene Hintergrundzonen 4a-c des Auslasses 18 in verschiedener Weise aufheizen und/oder kühlen, um z.B. verschiedene Temperaturfelder entlang der Wegstrecke des Fördergutstroms 2 einzustellen. Hierfür können Temperaturfelder beliebige Gestalt annehmen, beliebig viele Zonen, Temperaturminima und -maxima und Temperatursprünge aufweisen, solange abhängig vom Ort unterschiedliche Hintergrundtemperaturen gleichzeitig auftreten. Die Temperaturfelder können sich zudem auch zeitlich ändern. Eine unabhängige Messung der Hintergrundtemperatur 25 kann mit berührender oder berührungsloser Temperaturmesstechnik erfolgen, was optional mit Temperatursimulationsmodellen unterstützt werden kann, in die Messdaten von verschiedenen Orten des Hintergrundes 4 eingehen können, wobei eine Messung der Hintergrundtemperatur 25 nicht erforderlich ist, gleichwohl aber vorgesehen sein kann. Der Fördergutstrom 2 bedeckt den Hintergrund 4 übli- cherweise nicht vollkommen, so dass allein aus dem Messsignal 29 eine Referenztemperatur 38 ermittelbar ist, die zumindest anteilig von der Hintergrundtemperatur 25 beeinflusst ist. Für einen inhomogen temperierten Hintergrund 4 können so z.B. ausgehend von einem beliebigen Raster an Auswertezonen 45, für alle Zonen einzeln Referenztemperaturen ermittelt werden. Danach besteht die Option, Auswertezonen 45 ähnlicher Referenztemperatur 38 zu größeren Auswertezonen 45 zusammenzufassen und nachfolgend diese größeren Auswertezonen 45 zu nutzen und für diese Schwankungsmaße 32 und Referenztemperaturen 38 zu ermitteln.

Die Temperatur des Hintergrundes 4 kann durch die Temperiervorrichtung 6 geregelt werden, wobei ein oder mehrere Temperaturfühler 23 die Temperatur des Auslasses 18 messen können, in Abhängigkeit derer dann die Temperiervorrichtung 6 angesteuert werden kann.

Die datentechnische Verarbeitung des Messsignals 29 erfolgt in einer Auswerteeinrichtung 30. Gibt es mehr als eine Auswertesektion 51 , vgl. Figur 8 B oder Figur 9, werden in einem ersten Vorverarbeitungsschritt für jede Sektion 51 die jeweiligen Teilmengen an Messdaten zugeordnet.

In einem zweiten Vorverarbeitungsschritt wird optional das Messignal 29 mit einem Temperaturkompensationswert Tc 40 korrigiert.

Anschließend wird für jede Sektion 51 eine einzelne vollständige Datenverarbeitung durchgeführt und jeweils eine ermittelte Objekttemperatur 39 ausgegeben.

Dabei läuft der einzelne Datenverarbeitungsprozess wie folgt ab: Über eine gewisse Signaldatenmenge, die eine zeitliche und/oder örtliche Auswertezone 45 ähnlicher Hintergrundtemperatur umfasst, wird die Schwankungsintensität des Messsignals 29 von einem Schwankungsbewertungsbaustein 31 ausgewertet und beispielsweise in Form der Schwankungsamplitude als Schwankungsmaß 32 ausgegeben, welches grundsätzlich proportional zum gemessenen Infrarotkontrast zwischen Objekt und Hintergrund ist. Alternative Bestimmungsmethoden des Schwankungsmaßes 32 sind in der Beschreibung dargestellt. Weitere Signaldatenmengen anderer Auswertezonen 45 werden auf die gleiche Art ausgewertet, so dass verschiedene Schwankungsmaße 32 für verschiedene Hintergrundtemperaturen 25 vorliegen. Bei zeitlicher Variation der Hintergrundtemperatur 25 ist eine gewisse Zeit für die Erfassung unterschiedlicher Auswertezonen 45 nötig, bei örtlicher Variation der Hintergrundtemperatur 25 können verschiedene Auswertezonen 45 gleichzeitig erfasst und ausgewertet werden. Für jede zeitliche und/oder räumliche Auswertezone 45 wird in einem Referenztemperatur-Ermittlungsbaustein 37 eine Referenztemperatur 38 ermittelt, die als Bezugsgröße für das Regressionsmodell 33 genutzt werden kann. Die Berechnung der Referenztemperatur 38 kann z.B. aus der gemittelten Hintergrundtemperatur 36 oder dem gemittelten Infrarotmesssignal 35 erfolgen, einem gewichteten arithmetischen Mittel davon und diversen anderen Methoden. Die Beschreibung stellt insbesondere Methoden vor, die mithilfe von Bildverarbeitung, Statistik und Wärmediffusionsmodellen auf zwei unabhängigen Berechnungswegen intern zwei Referenztemperaturen ermittelt: Modellierung a - auf Basis von Infrarotmessdaten 29 und Modellierung b - auf Basis der Hintergrundtemperatur 25 und optional Wärmeflussmessungen 54 eines Wärmeflusssensors 53. Aus der Differenz 4 zwischen Modellierung a und b kann in regelmäßigen Zyklen für das Schwankungsminimum eine Temperaturdifferenz T _c 40 ermittelt werden, für die beschriebene Temperaturkompensation vom Messsignal 29 in einem Vorverarbeitungsschritt in der Auswerteeinrichtung 30.

In einem Regressionsbaustein 33 wird der funktionale Zusammenhang des Schwankungsmaßes 32 zur Referenztemperatur 38 ermittelt und per Minimumsuche 34 die ermittelte Objekttemperatur 39 bestimmt, bzw. bei Extrapolation der Schnittpunkt einer Regressionsfunktion mit der Nullachse oder einem vorbestimmten Wert.

Wird der Hintergrund 4 in mehrere Auswertesektionen 51 unterteilt, vgl. Figur 8 B und Figur 9, die bis hin zu Pixel-Linien klein sein können, können je Sektion mittels Sektions-individuellen Regressionsmodellen 33 für den jeweiligen Sektionsbereich Objekttemperaturen 39 ermittelt werden. Wenn das Hintergrundtemperierungsfeld z.B. komplexe Temperaturgradientenverläufe 48 aufweist (vgl. z.B. Figur 8 B), so dass in zwei oder mehr Auswertesektionen entlang des Fördergutstromverlaufs jeweils Infrarotkontrastminima der Objekte 3 zum Hintergrund 4 auftreten, kann eine gewisse Ortsauflösung in Richtung des Fördergutstroms 2 erreicht werden, indem in örtlich unterschiedlichen Sektionen 51 die Ermittlung von lokalen Objekttemperaturen 39 erfolgt. Die Ortsauflösung wird um so feinteiliger, je mehr Sektionen 51 mit geeignet temperiertem Hintergrund 4 vorgesehen sind.

In einer Auswertesektion kann beispielsweise ein stromaufwärtiger Abschnitt 4a des Auslasses 18 kälter sein als der Fördergutstrom 2. Ein mittlerer Abschnitt 4b des Auslasses 18 kann zumindest näherungsweise auf die Temperatur des Fördergutstroms 2 temperiert werden. Ein ström abwärtiger Abschnitt 4c des Auslasses 18 kann auf eine Temperatur heißer als der Fördergutstrom 2 gebracht werden, vgl. Figur ?.

Figur 4 zeigt gegenüber einem ortsfesten Messfleck nach Figur 3 einen periodisch abgelenkten Messfleck. Der Strahlengang der Infrarotsensorik 1 wird gefaltet mit dynamisch wechselnden Winkeln z.B. über einen rotierenden Prismenspiegel 24. Der Messfleck 20 bzw. der Messbereich einer Infrarotkamera wird durch Ablenkung so bewegt, dass er mit möglichst ähnlicher Geschwindigkeit der bewegten Objekte 3 der Strömungsrichtung des Fördergutstroms 2 folgt. Die Apertur 19 ist hierfür in Bewegungsrichtung länglich schlitzförmig in den Auslass 18 ausgearbeitet. Die Temperiervorrichtung 6 bzw. deren Heiz- und/oder Kühlelemente 21 sind ebenso entsprechend länglicher ausgeführt, wie auch die Einhausungstemperierung 22, um einen längeren Auslassabschnitt bzw. Hintergrundabschnitt temperieren zu können.

Bei kontinuierlicher Rotationsgeschwindigkeit des Prismenspiegels 24 ergibt sich durch die Winkelbeziehung bzw. den sich ändernden Abstand keine exakt konstante Scangeschwindigkeit des Messflecks 20. Die Drehgeschwindigkeit des Prismenspiegels 24 kann jedoch winkelabhängig geregelt werden, sodass der Messfleck 20 mit tatsächlich konstanter Geschwindigkeit vor dem Hintergrund 4 entlangbewegt wird. Wenn die Scangeschwindigkeit des Messflecks 20 gut mit der Geschwindigkeit des Fördergutstroms 2 übereinstimmt, erhöht sich die Zeit erheblich, wo die Infrarotsen- sorik stabil auf ein bewegtes Objekt 3 ausgerichtet ist. So wird es möglich, für einzelne bewegte Objekte 3 individuell die Temperatur zu messen und die Temperaturverteilung der Objekte im Fördergutstrom 2 zu ermitteln. Die Temperiervorrichtung 6 wird vorteilhafterweise aus mehreren separat geregelten Heiz-/Kühlelementen 21 aufgebaut, dass sich insbesondere quer oder längs der Scanrichtung ein Temperaturgradientenfeld des Hintergrunds 4 ausbildet. Die Hintergrundtemperatur an dem Ort, wo der Kontrast des bewegten Objekts 3 verschwindet, gibt die Temperatur dieses einzelnen Objekts an.

Wie Figur 5 zeigt, kann die Infrarotsensorik 1 auch schräg in das Innere des Auslasses 18 blicken. Eine solche schräge Anordnung unter einem Winkel von beispielsweise 30° bis 80° oder 35° bis 55° zur Längsachse des Auslasses kann bei fester Anordnung des Messflecks 20, aber grundsätzlich auch bei Verwendung des vorgenannten Prismenspiegels 24 vorgesehen sein. Die Einhausungstemperierung 22 ist hier in Form einer Heizmanschette mit Aussparung für die Temperiervorrichtung 6 ausgeführt. Um den Messkopf der Infrarotsensorik 1 herum ist eine Wassertemperiermanschette 5 angeordnet, die einen Temperatur-stabilisierten Betrieb der empfindlichen Sensorik ermöglicht. Vorteilhafterweise kann die Infrarotsensorik 1 mit einer aktiven Temperierung in einem engen Temperaturfenster betrieben werden, so dass die Sensorik 1 trotz schwankender Umgebungsbedingungen mit höchster Genauigkeit langfristig präzise messen kann, wobei diese Temperierung vorzugsweise mit einer Wassertemperiermanschette 5 um den Sensorkopf realisiert werden kann.

Um die Linse der Infrarotsensorik 1 vor Staub oder Verschmutzungen zu schützen, strömt aus der Spülluftdüse 27 feingefilterte Instrumentenluft nach unten auf den Fördergutstrom 2 zu. Im Wärmeübergangskontakt von der Temperiervorrichtung 6 zum Auslass 18 kann optional ein kombinierter Temperatur- und Wärmeflusssensor 53 zum Einsatz kommen. Damit kann der beim Heiz- und Kühlbetrieb der Temperiervorrichtung 6 an den Auslass 18 übertragene Wärmestrom gemessen werden und aus dem über den Wandwerkstoff bekannten Wärmeleitkoeffizienten noch präziser die Temperatur des Hintergrunds 4 bestimmt werden, wie in der Beschreibung erläutert. Wie Figur 6 zeigt, wird die Hintergrundtemperatur 25 (background temperature) des Hintergrunds 4 zeitlich variiert, wie es z.B. mit einer Temperiervorrichtung 6 nach einer der Figuren 3-5 oder 10 möglich ist. Das Infrarotmesssignal 29, das hier in Form einer dünnen Wellenlinie vereinfacht veranschaulicht ist, schwankt sehr dynamisch, weil im Messfleck 20 der Infrarotsensorik 1 mal mehr Infrarotstrahlung von Objekten 3 oder mal mehr vom Hintergrund 4 empfangen wird. Die Schwankungsamplitude 32a des Messsignals 29 ist um so höher, je mehr die Hintergrundtemperatur 25 von der Objekttemperatur 26 abweicht. Dabei schwankt das Messsignal 29 praktisch immer nur zwischen Objekttemperatur 26 und Hintergrundtemperatur 25, woraus sich die Möglichkeit ergibt, dass diese Schwankung nahezu verschwindet, wenn Objekttemperatur 26 und Hintergrundtemperatur 25 gleich sind, also in der spektralen Bewertung der Infrarotsensorik 1 die Strahlung der Objekte ununterscheidbar wird zur Strahlung des Hintergrunds 4. In dieser Situation eines Kontrastminimums 42 kann der Wert für die ermittelte Objekttemperatur 39 direkt dem Messsignal 29 oder einem z.B. per Tiefpassfilter gemittelten Messsignal 35 oder der Hintergrundtemperatur 25 entnommen werden.

Um regelmäßig solche Kontrastminima 42 zu durchlaufen, kann die Hintergrundtemperatur 25 insbesondere zyklisch erhöht und wieder erniedrigt werden, wobei gleichzeitig auch der Mittelwert zwischen den Überhöhungen und Ermäßigungen der Temperatur variiert werden kann, insbesondere um näherungsweise die Objekttemperatur 26 als mittlere Hintergrundtemperatur 25 anzufahren. Wie Figur 6 verdeutlicht, sind die Temperaturzyklen anfänglich zu niedrig, das heißt, dass auch der Überhöhungszyklus noch unter der Objekttemperatur 26 liegt. Wird jedoch die mittlere Temperatur ebenfalls nachgezogen, kann die Hintergrundtemperatur 25 und deren Variation insbesondere derart eingestellt werden, dass die Hintergrundtemperatur 25 um die Objekttemperatur 26 herumpendelt, vgl. Figur 6 rechte Hälfte.

Das Maß der Temperaturvariation des Hintergrunds 4 wird hier insbesondere so gewählt, dass bei der Variation der Hintergrundtemperatur 25 diese Schwankungsmaße 32 so variieren, dass das Schwankungsmaß 32 periodisch Minima durchtritt, wenn der Infrarotkontrast zwischen Objekt und Hintergrund verschwindet. Zur rechten Ordinatenachse in Figur 6 ist das Schwankungsmaß 32 aufgetragen, wobei „oc SD[TIR]“ als proportional zur Standardabweichung des Infrarotmesssignals bedeutet. Wird die Hintergrundtemperatur 25 über die Objekttemperatur 26 hinaus erhöht, nehmen die Schwankungsmaße 32 zu. Wird die Überhöhung der Hintergrundtemperatur 25 wieder zurückgefahren, nehmen die Schwankungsmaße 32 wieder ab, bis sie erneut ein Schwankungsminimum erreichen. Wird dann die Hintergrundtemperatur 25 unter die Objekttemperatur 26 abgesenkt, nehmen die Schwankungsmaße 32 wieder zu, was sich dann wiederum umkehrt, wenn die Hintergrundtemperatur 25 aus dem abgesenkten Zustand wieder erhöht wird, sodass erneut ein Amplitudenminimum auftritt, wenn die Hintergrundtemperatur 25 erneut etwa die Objekttemperatur 26 erreicht.

Das Messsignal 29 der Infrarotsensorik 1 wird dabei von einer Auswerteeinrichtung 30 ausgewertet, wie zu Figur 3 beschrieben. In zeitlich begrenzten Auswertezonen 45, deren Zeit so kurz bemessen ist, dass die Hintergrundtemperatur 25 als noch weitgehend unverändert angenommen werden kann, wird für jede Auswertezone 45 ein Schwankungsmaß 32 berechnet. Die Erfassungsdauer, in der das Messsignal 29 aufgezeichnet wird, um für die Auswertezone 45 ein Schwankungsmaß 32 bestimmen zu können, kann in weiten Grenzen definiert werden, bis dahin, dass es nur aus einem einzelnen Datenpunkt besteht und die eigentliche Schwankungsanalyse in einer nachfolgenden Regressionsrechnung erfolgt. Vielfach ist es jedoch vorteilhaft, frühzeitig die große Datenmenge an Messsignalwerten 29 auf wenige Kennwerte zu reduzieren und Daten z.B. im Bereich von Zehntelsekunden bis wenigen Sekunden zusammenzufassen. Für die Berechnung des Schwankungsmaßes 32 werden in der Beschreibung diverse Berechnungsoptionen dargestellt. Jeweils in kurzen Zyklen werden die Einzelmesswerte des Messsignals 29 aufgezeichnet, um daraus die Schwankungsmaße 32 des Messsignals 29 zu ermitteln.

Parallel werden im gleichen Zyklus die Messwerte der Hintergrundtemperatur 25 gemittelt. In diesem Beispiel werden die zeitsynchronen Daten für das Schwankungsmaß 32 und die zugehörige gemittelte Hintergrundtemperatur 25 als Referenztemperatur 38, z.B. in einen FIFO-Datenpuffer, zur Regressionsauswertung zwischengespeichert. Liegen für den Hintergrund 4 unabhängig von der Infrarotsensorik 1 Messdaten von einem oder mehren Temperaturfühlern 23 vor, bietet sich in den Kontrastminima 42 eine gute Möglichkeit zur Ko-Kalibrierung des von vielen Störgrößen beeinflussbaren Messsignals 29 auf die zuverlässiger bestimmbare Hintergrundtemperatur 25, ermittelt z.B. über ebendiese Temperaturfühler 23. Weiterhin kann in Phasen, wo die Objekttemperaturen 26 offensichtlich über eine längere Zeit konstant sind, die Hintergrundtemperatur 25 für eine gewisse Zeit möglichst nahe zur Objekttemperatur 26 geregelt werden. In diesem stationären Zustand des Kontrastminimums ist genügend Zeit für einen Angleich des Temperaturfühlersignals 23 auf die Hintergrundtemperatur 25 und die Differenz des Infrarotmesssignals 29 zur per Temperaturfühler 23 gemessenen Hintergrundtemperatur 25 kann direkt als Temperaturkompensationswert 40 genutzt werden, insbesondere wenn nach der stationären Phase mittels Temperaturvariation der Hintergrundtemperatur überprüft worden ist, dass vorher und nachher nahezu identische Objekttemperaturen 39 ermittelt werden konnten.

Figur 7 stellt die Auswertung eines Messsignalbildes bzw. einer Sektion als Bildausschnitt eines Mehrsektionen-Messsignalbildes einer Infrarotsensorik 1 in Gestalt einer Flächen-Infrarotkamera dar, wie sie für Vorrichtungen nach Figuren 3-5 zur Anwendung kommen kann. Figur 7 zeigt in Temperatur-visualisierender Falschfarbendarstellung bewegte Objekte 3 eines in X-Richtung 41 verlaufenden Fördergutstroms 2 vor einem Hintergrund 4 mit homogenem Temperaturgradientenfeld 48. Der Hintergrund 4 ist in einem ström aufwärtigen Abschnitt 4a kälter als die Objekte 3, weist in einem mittleren Abschnitt 4b nahezu Objekttemperatur 26 auf und ist in einem stromabwärtigen Abschnitt 4c wärmer als die Objekte 3. Das Temperaturfeld des Hintergrunds 4 kann auch verschiedene und andere Gradientenrichtungen und erheblich komplexere inhomogene Temperaturfelder mit verschiedenen Temperaturzonen und Sprüngen aufweisen, die die Voraussetzung schaffen, bewegte Objekte 3 an verschiedenen Orten vor verschiedenen Hintergrundtemperaturen 25 zu messen. Auswertezonen 45, die ein gewisses Hintergrundtemperaturfenster umfassen, können in einem homogenen Temperaturgradientenfeld in einfacher Form durch Rechtecke realisiert werden, die in Näherung durch Isothermenlinien 44 begrenzt sind. Für inhomogene Hintergrundtemperaturfelder können für die örtlichen Begrenzungen der Auswertezonen 45 z.B. komplexere Geometrien oder Gitter genutzt werden, siehe Beschreibung.

Durch die im Verhältnis zur Ansprechzeit der Infrarotsensorik 1 kurze Verweilzeit eines Objekts 3 im Messfleck 20 eines Pixels 47, reagiert das Messsignal 29 in den angeregten Pixeln 47 mit zeitlicher Verzögerung und erzeugt so eine Nachleuchtspur mit weichen Randübergängen, die hier vereinfacht als kontrastscharfe Ellipse 3 visualisiert ist. Mit einer Vorrichtung nach Figur 4 kann diese Nachleuchtspur minimiert werden, so dass Granulate, die sich genau mit Scangeschwindigkeit des bewegten Messfleckes bewegen, weitgehend mit ihrer wahren Objektkontur abgebildet werden und sich nur kurze Nachleuchtspuren nach vorne oder hinten ausbilden für einzelne Objekte 3, die sich etwas langsamer oder etwas schneller als Scangeschwindigkeit bewegen. Damit wird die Verweilzeit des Objekts 3 vor den ausgesteuerten Pixeln 47 lang genug, dass das Messsignal 29 die volle Aussteuerung erreichen kann, woraus per einfacher Bildverarbeitung für jedes einzeln erfasste Objekt 3 eine individuelle Objekttemperatur 39 ermittelt werden kann.

Für die Ermittlung der mittleren Objekttemperatur 39 werden aus einem Infrarotbild einer Messsektion verschiedene Schwankungsmaße 32 für unterschiedliche Auswertezonen 45 ermittelt, die im dargestellten Beispiel durch Temperaturfenster von +/- 0,15°C um die jeweilige mittlere Hintergrundtemperatur 25 gebildet werden mit Isothermenlinien 44 als Grenze. Exemplarisch werden in Figur 7 neun Auswertezonen 45 ausgewertet. Hierzu werden die Messsignale 29 aller Pixel 47 innerhalb einer jeweiligen Auswertezone 45 statistisch ausgewertet, wobei für die Ermittlung des Schwankungsmaßes 32 insbesondere die Standardabweichung geeignet ist. In der Beschreibung werden hierfür alternative statistische Kennwerte wie z.B. die Spannweite oder der Interdezilabstand diskutiert. Zur Visualisierung der statistischen Streuung der Messsignale 29 innerhalb der rechteckigen Auswertezonen 45 sind am unteren Rand von Figur 7 Temperatur-Histogramme 43 dargestellt, die sich auf die Daten in den jeweiligen Auswertezonen 45 im Infrarotbild darüber beziehen, wobei nur die Auswertezone 45 mit Bezug zum Histogramm 43b explizit eingezeichnet ist. Für jede Auswertezone 45 wird eine Referenztemperatur 38 bestimmt, was z.B. in Mittelung aus Hintergrundtemperaturen 25 dieser Zone oder nach anderen beschriebenen Methoden erfolgen kann.

Im Falschfarbenbild wird der lokale Infrarotkontrast zur Mittelachse jeder Auswertezone in einer gestrichelten schwarzen Linie der relativen Temperatur Trei 46 für eine Pixel-Spalte dargestellt, wobei T _rei als Differenz des Messsignals 29 zur Referenztemperatur 38 der jeweiligen Auswertezone 45 berechnet wird. Der Infrarot-Kontrast wird in den Temperatur-Histogrammen 43 in den Abständen der Maxima 49 zu 50 der Temperaturverteilung sichtbar. Alle Histogramme 43a-i haben die gleiche Achsenskalierung für die Temperatur, wobei jeweils nur die Referenztemperatur 38 beschriftet ist. Besonders groß sind die Abstände der Maxima 49 zu 50 im stromabwär- tigen Abschnitt 4c im Histogramm 43i und im stromaufwärtigen Abschnitt 4a. Im mittleren Abschnitt 4b weist das Temperatur-Histogramm 43e nur noch ein zentrales Maximum auf, denn die Objekte 3 haben eine Objekttemperatur 26, die ohne Infrarotkontrast nahezu identisch zur Hintergrundtemperatur 25 ist. In diesem mittleren Abschnitt 4b stehen die Pixel 47 der Infrarotsensorik 1 nahezu stabil mit ihren zugeordneten Messflecken 20 im ausbalancierten Strahlungsaustausch, dass alternativ zu Regressionsmethoden die ermittelte Objekttemperatur 39 auch direkt aus dem Histogramm 43e mit der kleinsten Standardabweichung abgelesen werden kann als Temperaturwert an der Stelle des Hauptmaximums 49, 81 °C in diesem Beispiel. Nachteilig bei dieser Methode ist, dass bei aufeinander folgenden Messungen mit anderen Positionen der Objekte 3 die ermittelten Objekttemperaturen 39 von Messung zu Messung zwischen verschiedenen Auswertezonen 45 springen können.

Für das Auswertungsverfahren ist die Winkelorientierung des Fördergutstroms 2 zum Hintergrund-Temperaturgradientenfeld 48 nicht relevant, sofern davon ausgegangen werden kann, dass die Objekttemperatur 26 an allen Orten im Infrarotbild bzw. in einer Sektion des Infrarotbildes in Näherung als konstant angenommen werden kann. Bei nicht-vernachlässigbarer Abkühlung der Objekttemperatur 26 während der Bewegung über die verschiedenen Bereiche des Hintergrunds 4 kann es vorteilhaft sein, den Temperaturgradienten 48 des Hintergrunds 4 entgegen der Richtung des Fördergutstroms 2 zu orientieren. So wird sichergestellt, dass sich die örtlich variablen Objekttemperaturen 26 mit denen des Temperaturgradientenfeldes 48 klar überkreuzen und nicht in einigen Zonen parallel verlaufen, was Probleme bei der Minimumsuche 34 in Zonen konstanter Schwankungsmaße 32 erzeugen kann. Wenn es möglich ist, dass die bewegten Objekte 3 durch exotherme Prozesse, wie z.B. chemische Reaktionen oder Kristallisation, sich während der Messung erwärmen, kann es sinnvoll sein, das Temperaturgradientenfeld 48 mit dem Fördergutstrom 2 parallel zu orientieren.

Ein in Querrichtung zum Temperaturgradientenfeld 48 verlaufender Fördergutstrom 2a kann eingesetzt werden, wenn während der Bewegung über den Hintergrund 4 relevante Änderungen der Objekttemperatur 26 in unbekannter Richtung erwartet werden, und quer zum Fördergutstrom 2 homogene Objekttemperaturen 26 angenommen werden können. In fast allen Fällen wird es ausreichend sein, einen ausreichend steileren Temperaturgradienten im Hintergrund 4 einzustellen im Verhältnis zu dem Gradienten, der durch Änderung der Objekttemperatur 26 während der Bewegung der Objekte 3 über den Hintergrund 4 entsteht.

In Figur 7 ist implizit auch eine Spezialsituation des Hintergrundes 4 dargestellt, dass dieser nämlich sehr schmal ausgeprägt ist und zum Beispiel nur die Breite und Höhe der einen weiß schraffierten Auswertezone 45 über Histogramm 43b als Gesamtabmessung aufweist. Dieser schmale Hintergrund 4 kann wie eingangs erläutert ein beliebiges Temperaturgradientenfeld 48 aufweisen, wobei die Breite aber so schmal angenommen werden sein soll, dass ein möglicherweise bestehender Temperaturgradient in X-Richtung vernachlässigbar ist. Für den Verlauf der Hintergrundtemperatur 25 in Y-Richtung sollen insbesondere zwei relevante Szenarien diskutiert werden:

Szenario A: Der weiß schraffierte Bildbereich, der in dieser Spezialsituation den gesamten Hintergrund 4 der Infrarotsensorik 1 umfasst, bzw. einen vollständigen Sektionsbildausschnitt, weist einen in Y-Richtung orientierten Temperaturgradienten auf. Dieses Szenario wird von der gerade dargestellten Beschreibung vollkommen abgedeckt, denn es handelt sich lediglich um eine um 90° gedrehte Darstellung von Figur 7 mit dem einzigen Unterschied, dass der Fördergutstrom 2a vertikal verläuft und sich die Nachleuchtspuren der bewegten Objekte 3 entsprechend in Y-Richtung ausbilden.

Szenario B Der weiß schraffierte Bildbereich, der in dieser Spezialsituation den gesamten Hintergrund 4 der Infrarotsensorik 1 umfasst, bzw. einen vollständigen Sektionsbildausschnitt, wird in Y-Richtung homogen temperiert.

Das zugehörige Histogramm 43b visualisiert die statistische Verteilung der Messsignale 29, aus der z.B. mit der Methode der Standardabweichung ein zum Infrarotkontrast weitgehend lineares Schwankungsmaß 32 ermittelt werden kann. Andere statistische Methoden werden in der Beschreibung diskutiert. Die momentan im Temperatur-Histogramm 43b visualisierte Infrarotkontrast-Situation stellt sich wie folgt dar: Der Hintergrund 4, der in dieser Spezialsituation alleinig auf die weiß schraffierte Auswertezone 45 beschränkt ist, wird homogen auf 78°C temperiert. Die relative Objektflächendichte im Fördergutstrom 2 ist eher gering, so dass das Maximum 49 von Pixeln 47 dominiert wird, die im wesentlichen Infrarotstrahlung von Flächen des Hintergrunds 4 empfangen.

Da alle Pixel 47 regelmäßig durch wärmere Objekte 3 auf höhere Messsignalwerte 29 nahe der Objekttemperatur 26 von 81 °C ausgesteuert werden, liegt durch Nachleucht-Effekte das dominante Maximum 49 im Temperatur-Histogramm 43b etwas oberhalb von 78°C. Ebenso erreicht das Nebenmaximum 50 nicht ganz die Objekttemperatur 26 und liegt etwas niedriger als 81 °C, da die Pixel 47 nicht lange genug intensivere Infrarotstrahlung von den Objekten 3 empfangen. Dass dies mit einer Vorrichtung nach Figur 4 besser ermöglicht wird und damit die Maxima 49 und 50 sehr viel näher die genauen Werte von Hintergrundtemperatur 25 und Objekttemperatur 26 erreichen können, ist anderweitig ausführlich erläutert. Zusammenfassend kann die Auswertung der im Temperatur-Histogramm 43b visualisierten Messsignaldaten 5 dieser Spezialsituation eines Hintergrundes 4 von der Größe der weiß schraffierten Auswertezone 45 so beschrieben werden, dass die Hintergrundtemperatur 25 noch deutlich unter der Objekttemperatur 26 liegt und nachfolgend für weiter ansteigende höhere Hintergrundtemperaturen 25 die zumindest anfänglich abnehmenden Schwankungsmaße 32 erfasst werden sollten, um aus der zeitlichen Datensammlung verschiedener Schwankungsmaße 32 bei verschiedenen Hintergrundtemperaturen 25 per Regressionsanalyse die Objekttemperatur 39 zu ermitteln. Dieses Verfahren ist identisch zu dem in Figur 6 beschriebenen Verfahren der zeitlichen Variation der Hintergrundtemperatur und der Verarbeitung von Schwankungsmaßen 32 in einem Regressionsmodell 33. Für die Analyse der Schwankungen des Messsignals 29 ist es also unerheblich, ob diese über die zeitliche Variation eines einzelnen Pixels 47, also dem einzigen Messfleck 20 einer als Pyrometer ausgeführten Infrarotsensorik 1 ermittelt werden, oder über die örtliche Schwankung der Infrarotintensität, die mit einer Zeilen-Infrarotsensorik 1 über den als Spezialsituation beschriebenen schmalen Hintergrundstreifen erfasst wird. Alternativ zu einer Infrarot- Zeilenkamera kann auch eine Infrarot-Flächenkamera als Infrarotsensorik 1 eingesetzt werden, wobei nur die Pixel 47 der Messsektion in Form eines streifenförmigen Bildausschnittes (Region Of Interest, ROI) ausgelesen werden, deren Messflecke 20 auf dem temperierten streifenförmigen Hintergrund 4 ausgerichtet sind, wie es mit einer Vorrichtung nach Figur 10 realisiert werden kann.

Figur 8 A stellt eine Ausführung der Infrarotsensorik 1 dar, die in Form einer Flächeninfrarotkamera im Bildfeld auf einen oder eine Mehrzahl von Strängen 7 ausgerichtet ist, die sich als Fördergutstrom 2 in Strang-Längsrichtung bewegen. Zur Verringerung des Einflusses des Emissionsgrads s der zu messenden Stränge 7 ist eine Einhausungstemperierung 22 empfehlenswert. Zur Verringerung von Randeffekten sollte die Apertur 19 nicht größer als nötig ausgeführt sein. Aus Kameraperspektive eingefangener Glanz von den Strangoberflächen sollte möglichst aus Raumrichtungen kommen, die von der Einhausungstemperierung 22 abgedeckt sind, wobei gewisse Randeffekte durch Infrarotstrahlung mit Umgebungstemperatur 55 im Ein- und Auslauf kaum verhindert werden können. Hinter den Strängen 7 befindet sich ein Messhintergrund 4, der mit Hilfe der Temperiervorrichtung 6 ein irgendwie strukturiertes Temperaturfeld aufweist, so dass gleichzeitig verschiedene Hintergrundtemperaturen 25 an verschiedenen Orten im Bildfeld der Infrarotkamera 1 vorliegen. Mit Temperaturfühlern 23, die berührend oder berührungslos ausgeführt sein können, kann zusätzliche Temperaturinformationen 25 des Hintergrunds 4 ermittelt werden, dass aus diesen und den Informationen der Infrarotsensorik 1 für jeden Ort des Hintergrunds 4 die Hintergrundtemperatur 25 zumindest in Näherung bekannt ist. Es reicht aber auch aus, für Temperaturzonen ähnlicher Hintergrundtemperatur 25 jeweils Referenztemperaturen zu ermitteln, wie zum Datenverarbeitungsschema der Figur 3 beschrieben. Um Strangtemperaturen 26 auch einzeln vermessen zu können ist es vorteilhaft, wenn das Temperaturgradientenfeld 48 des Hintergrunds 4 im wesentlichen in Bewegungsrichtung der Stränge 7 orientierte Temperaturgradienten aufweist. Haftet auf den Strängen 7 z.B. noch eine dünne Wasserschicht an, die einen starken Ablationskühleffekt bewirkt, sinken die Strangtemperaturen 26 entlang der Richtung des Fördergutstroms 2. Für ein stabiles Regressionsmodell 33 zur Ermittlung der Temperatur der Stränge empfiehlt es sich daher, das Temperaturgradientenfeld 48 im Hintergrund 4 entgegen des Temperaturgradienten in den Strängen 7 auszurichten, also im ström abwärtigen Abschnitt 4c wärmer als die Stränge 7 und im ström aufwärtigen Abschnitt 4a kälter als die Stränge 7. Andersherum orientiert sollte das Temperaturgradientenfeld 48 ausreichend steilere Temperaturgradienten aufweisen als der Gradient der Strangtemperaturen 26 in Stranglängsrichtung.

Zum Messen des Temperaturgradienten der Strangtemperaturen 26 in Stranglängsrichtung können auch in Richtung des Fördergutstroms 2 weitere Sektionen mit anderen Hintergrundtemperaturgradienten 48 zum Einsatz kommen. Den einzelnen Auswertesektionen 51 zugeordnete Regressionsmodelle 33 ermitteln dann jeweilige lokale Objekttemperaturen 39 für die einzelnen Sektionen.

Figur 8 B stellt eine solche einfache Untergliederung des Hintergrunds 4 in Sektionen 51 dar, wobei für zwei sich geringfügig überlappende Auswertesektionen 51a und 51 b an verschiedenen Positionen 41 a, 41 b des Fördergutstroms 2 unabhängig voneinander die Objekttemperaturen 39a, 39b ermittelt werden. Über die Temperiervorrichtung 6 wird in einem ström aufwärtigen Abschnitt 4a eine niedrige Hintergrundtemperatur 25 eingestellt wird, in einem mittleren Abschnitt 4b eine im Vergleich zu den Strangtemperaturen 26 höhere Hintergrundtemperatur 25 und in einem strom- abwärtigen Abschnitt 4c eine noch niedrigere Hintergrundtemperatur 25 als im Abschnitt 4a. In Auswertesektion 51 a verläuft das Temperaturgradientenfeld 48a ent- gegen der Richtung des Fördergutstroms 2, in Auswertesektion 51 b wird der Hintergrund mit einem intensiveren Temperaturgradientenfeld 48b mit der Richtung des Förderstroms ausgeführt. So können für beide Auswertesektionen 51a und 51 b separate Auswertungen vorgenommen werden. Exemplarisch ist ein Strang 7 in Tem- peratur-visualisierender Falschfarbendarstellung vor dem Hintergrund dargestellt, wobei die Strangtemperatur 26 entlang der Richtung des Fördergutstroms 2 abnimmt. In Auswertesektion 51a wird in einer Auswertezone an Position 41a das Schwankungsminimum und damit die ermittelte Objekttemperatur 39a von ca. 80°C erreicht. In einer gesonderten Temperaturauswertung der zweiten Auswertesektion 51 b, stromabwärts gelegen, wird ein weiteres Schwankungsminimum an Position 41 b ausgewertet und dort die Objekttemperatur 39b von ca. 76°C ermittelt. Der Längstemperaturgradient in den Strängen 7 kann jetzt einfach ermittelt werden als Differenztemperatur 39a zu 39b dividiert durch die Distanz 52 der Messpositionen 41 b und 41a, deren genaue Positionswerte für jede der Auswertesektionen aus Regressionen ermittelt werden.

Figur 9 stellt das Auswertungsverfahren eines Messsignalbildes einer Infrarotsensorik 1 in Gestalt einer Flächen-Infrarotkamera dar, wie sie für eine Vorrichtung nach Figur 8 A zur Anwendung kommen kann. Dieses Temperatur-visualisierende Falschfarbenbild kann auch eine Auswertesektion, also einen Bildausschnitt darstellen, so dass für ein gesamtes Messsignalbild sektionsweise mehrere Auswertungen berechnet werden, vgl. Figur 8 B. Gegenüber Figur 7 ist der einzige Unterschied, dass hier anstelle bewegter granulatförmiger Objekte 3 kontinuierliche Stränge 7 vor dem Hintergrund 4 verlaufen. Der Fördergutstrom 2 erfolgt im Wesentlichen in einer kontinuierlichen Längsbewegung der Stränge 7 in X-Richtung. Je nach Messposition und Führung der Stränge 7 verlagern diese sich in Y-Richtung wenig, können aber gerade im Einzugsbereich des Granulators dynamische Schwingungen aufweisen. In Produktionsanlagen sind oftmals dutzende parallel verlaufende Stränge 7 zu vermessen. Der ähnlich zur Objekttemperatur 26 temperierte Hintergrund 4, der örtlich unterschiedliche Temperaturen 25 und hier konkret ein Temperaturgradientenfeld 48 aufweist, erlaubt es, die Infrarotsensorik 1 relativ weit entfernt zu platzieren, so dass die Messauflösung der Infrarotkamera 1 die Stränge 7 gerade noch auflösen kann. Für die Schwankungsbewertung ist es selbst bei Schwingungen der Stränge 7 ausreichend, dass eine Strangbreite nur von ein bis zwei Pixeln 47 abgebildet wird und alle Pixel 47 in Teilbedeckung sowohl Wärmestrahlung von einem Strang 7 als auch vom Hintergrund 4 empfangen.

Wegen der langsamen Stranggeschwindigkeit kommt es üblicherweise zu einer Abkühlung des Strangs entlang der Richtung des Fördergutstroms 2. Die zu Figur 7 ausführlich dargestellten Hinweise zur Auslegung des Gradientenfeldes sind insbesondere für diesen Anwendungsfall zu beachten.

Für die Anforderung, die Temperaturen einzelner Stränge 7 individuell an einer vorgegebenen X-Position zu vermessen, kann der Hintergrund 4 in Y-Richtung in individuell temperierbare Sektionen aufgegliedert werden. So wird es möglich, dass trotz Temperaturgradienten längs in den Strängen 7 und unterschiedlichen mittleren Strangtemperaturen in einem mittleren Abschnitt 4b in allen Sektionen sehr nahe an der vorgegebenen X-Position für alle Stränge 7 gleichzeitig das Infrarotkontrastminimum eingestellt werden kann.

Ebenso ist auch möglich, dass im Bild kleinere Sektionen 51 a und 51 b definiert werden, um insbesondere für individuelle Stränge 7 die Temperatur bestimmen zu können. Da die Lage der Stränge 7 nicht immer statisch ist, empfiehlt es sich im Infrarotbild mit klassischer Bildverarbeitung und insbesondere der Schwellwert-Segmentation Sektionen 51 um jeweilige Stränge oder Stranggruppen zu definieren. Die Breite der Sektionen 51 sollte sich an der jeweiligen Breite der Stränge 7 orientieren, so dass für die Schwankungsauswertung in jeder Zone jeder Sektion 51 eine stabile relative Objektflächendichte eingehalten werden kann.

Bei hinreichend zeitlich stabilen Strangtemperaturen 26 gibt es eine einfachere Methode, an einer vorgegebenen X-Position genau die Temperatur aller einzelnen Stränge 7 zu ermitteln. Hierzu wird für einen Hintergrund 4 mit Temperaturgradientenfeld 48 die mittlere Hintergrundtemperatur 25 in Zyklen erhöht und erniedrigt und für jeden Strang 7 eine schmale dem Strang folgende Auswertesektion 51 mit sinnvoll gewähltem Hintergrund-Flächenanteil definiert. Durch die zeitliche und örtliche Variation der Hintergrundtemperaturen 25 verlagern sich in allen Sektionen 51 die X- Positionen der Kontrastminim a mit der mittleren Hintergrundtemperatur 25, so dass für jeden Strang ermittelte Objekttemperaturen 39 für verschiedene X-Positionen vorliegen. Mit Regressionen kann daraus für jeden Strang 7 der Längstemperaturgradi- ent ermittelt werden. Das jeweilige Messergebnis der ermittelten Strangtemperatur 39 an Sollmessposition X berechnet sich aus der aktuell ermittelten Objekttemperatur 39, der Messposition 41 des Schwankungsminiums, korrigiert um das Produkt aus der Differenz von Soll- und Messposition mit dem jeweiligen Längstempe- raturgradienten des Stranges 7.

Figur 10 stellt eine Infrarotsensorik 1 an Strängen 7 dar, ähnlich zu Figur 8 A, ebenfalls optional mit einer Einhausungstemperierung 22. Hier liegen allerdings erschwerte Umweltbedingungen vor, weil der Hintergrund 4 eingetaucht in ein Wasserbad 8 oder zumindest von Wasser überspült oder besprüht betrieben wird. Der direkte Wasserkontakt mit einem beheizten Hintergrund 4 wird in den wenigsten Anlagenkonfigurationen längerfristig zuverlässig funktionieren. Ablagerungen und Abplatzungen von Ablagerungen werden einen unkontrollierbaren Emissionsgrad der erwärmten Oberfläche bewirken, so dass keine zuverlässige Hintergrundinfrarotemission möglich ist.

In der Detailansicht des speziell für den Wasserkontakt entwickelten Schutzgehäuses 10 ist zu erkennen, dass die Temperiervorrichtung 6 in Form eines temperierten Balkens thermisch isolierend von dem umgebenden Wasser entkoppelt ist. Das zentral im Innern des Schutzgehäuses 10 angebrachte Heiz- und/oder Kühlelement 21 , das mit Temperaturfühler(n) 23 überwacht auf eine Hintergrundtemperatur 25 geregelt wird, emittiert mit der Oberfläche des Hintergrunds 4 durch das Infrarot-transparente Fenster U in Richtung auf die Infrarotsensorik 1 . Infrarot-transparente Polymerfolien sind bekannt, vgl. beispielsweise Garrett Beals, Gregory Balonek, Corrie Smeaton, and Joseph Sperry "Characterization of thin polymers for infrared windows", Proc. SPIE 12103, Advanced Optics for Imaging Applications: UV through LWIR VII, 1210309 (27 May 2022); https://doi.org/10.1117/12.2618378, worauf bezüglich solcher Infrarot-transparenter Polymerfolien verwiesen wird. Diese lassen sich wasserdicht mit einem geeignet ausgelegten Schutzgehäuse verbinden. Da das Infrarot-transparente Fenster 11 einen Teil der vom Hintergrund 4 abgegebenen Strahlung absorbiert, kann die intern angeordnete Temperiervorrichtung 6 auf höherer Temperatur betrieben werden, so dass gemäß der Intensitätsbewertung der Infrarotsensorik 1 eine Hintergrundtemperatur 25 simuliert werden kann. Für eine genaue Messung kann die Infrarotsensorik 1 mit einem Kalibrierstrahler in vergleichbarer Messanordnung kalibriert werden. Danach kann per Transferkalibrierung die Temperaturführung für die Temperiervorrichtung 6 ermittelt werden.

Mit der Temperiervorrichtung 6 könnte man zwar durch eine Vielzahl an Heiz- und/oder Kühlelementen 21 in Querrichtung zu den Strängen 7 eine strang-individuelle Hintergrundtemperaturstrahlung 25 einstellen, dieser Aufwand wird für die praktische Anwendung aber kaum relevant sein. Einfacher lässt sich ein Temperaturgradientenfeld vergleichbar zu Figur 9 als Hintergrundstrahlungsfeld realisieren. Mit einem einzigen Heiz- und/oder Kühlelement 21 lässt sich bereits der statistische Kontrast ermitteln, wie in einer Spaltenzone der Figur 9, die mit einer Temperatur-Häufigkeitsverteilung charakterisiert werden kann. Aus der Häufigkeitsverteilung lässt sich ermitteln, ob die Strahlungsemission des Hintergrunds 4 höher oder niedriger ist als von den Strängen 7.