Elektrische Temperaturmessung. Thermoelementen Widerstandsthermometern. Dipl. -Phys. Matthias Nau. ULB Darmstadt. Illlllllllllllllllllllll

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1 Elektrische Temperaturmessung Mit und Thermoelementen Widerstandsthermometern Dipl. -Phys. Matthias Nau ULB Darmstadt Illlllllllllllllllllllll

2 1 Elektrische Temperaturmessung Berührende Temperaturmessung Berührungslose Temperaturmessung Gesamtstrahlungspyrometer Spektralpyrometer Bandstrahlpyrometer Strahldichtepyrometer Verteilungspyrometer Verhältnispyrometer 9 2 Der Temperaturbegriff Die historische Temperaturskala Die Temperaturfixpunkte Die Temperaturskala nach ITS Thermoelemente Der thermoelektrische Effekt Thermoelemente Polarität der Thermospannung Verhalten bei Bruch und Kurzschluss Genormte Thermoelemente Spannungsreihen Grenzabweichungen Linearität Langzeitverhalten Auswahlkriterien Typ T" (Cu-CuNi) Typ J" (Fe-CuNi) Typ E" (NiCr-CuNi) Typ K" (NiCr-Ni) Typ N" (NiCrSi-NiSi) Typ R", S" und B" Genormte Ausgleichsleitungen Farbkennzeichnung von Ausgleichsleitungen Anschluss von Thermoelementen Ausführung von Thermoelementen Mantelthermoelemente Fehlersuche 40

3 Mögliche Anschlussfehler und ihre Auswirkungen: 41 4 Widerstandsthermometer Der temperaturabhängige Widerstand Platinwiderstände Berechnung der Temperatur aus dem Widerstand Grenzabweichungen Erweiterte Toleranzklassen Nickelwiderstände Grenzabweichungen Anschluss von Widerstandsthermometern Zweileiter-Technik Dreileiter-Technik Vierleiter-Technik Zweileiter-Messumformer Bauformen Keramikwiderstände Glaswiderstände Folienfühler Dünnschichtsensoren Langzeitverhalten von Widerstandsthermometern Fehler bei Widerstandsthermometern Einfluss der Messleitung Mangelnder Isolationswiderstand Eigenerwärmung Parasitäre Thermospannungen 60 5 Die Übergangsfunktion 61 6 Wärmeableitfehler Maßnahmen zur Verringerung des Wärmeableitfehlers 67 7 Kalibrierung und Eichung Kalibrierung Der Deutsche Kalibrierdienst (DKD) Eichung 71 8 Armaturen und Schutzrohre Aufbau elektrischer Thermometer 73

4 8.1.1 Anschlussköpfe nach DIN Standardisierte Thermometer und Schutzrohre Anwendungsbezogene Thermometer Widerstandsthermometer für starke Schwingungen Widerstandsthermometer für die Lebensmittelindustrie Widerstandthermometer für Wärmezähler Anforderungen an das Schutzrohr Metallische Schutzrohre Schutzrohre für Schmelzen Organische Beschichtungen Keramische Schutzrohre Keramische Isolationswerkstoffe Sonderwerkstoffe Einsatzbedingungen der Schutzrohre Schutzrohr-Materialien bei Schmelzen Beständigkeit gegen Gase 89 9 Explosionsgeschützte Betriebsmittel Zündschutzarten Zündschutzart Eigensicherheit i" nach DIN EN Temperaturfühler und Explosionsschutz Der eigensichere Stromkreis Zusammenschalten von elektrischen Betriebsmitteln Die Messunsicherheit Der Messprozess Die naive Sicht: Unsicherheitsintervall Die GUM-Sicht: Standardmessunsicherheit Die Rechteckverteilung Die Dreiecksverteilung Die Normalverteilung Die Bestimmung der Messunsicherheit nach dem GUM Die industriell-ökonomische Sicht: Erweiterte Messunsicherheit Messunsicherheitsanteile einer Temperaturmesskette Anhang Übersicht Stahlsorten und ihre verschiedenen Bezeichnungen Formeln zur Temperaturumrechnung 114

5 11.3 Spannungsreihe der Thermoelemente Eisen-Konstantan (Fe-CuNi) J" Kupfer-Konstantan (Cu-CuNi) U" Kupfer-Konstantan (Cu-CuNi) T" Eisen-Konstantan (Fe-CuNi) L" Nickel-Chrom-Nickel (NiCr-Ni) K" Nickel-Chrom-Konstantan (NiCr-CuNi) E" Nicrosil-Nisil (NiCrSi-NiSi) N" PlatinRhodium-Platin (Pt10Rh-Pt) S" PlatinRhodium-Platin (Pt13Rh-Pt) R" PlatinRhodium-Platin (Pt30Rh-Pt6Rh) B" Grundwerte für den Pt Grundwerte für den Ni Normen und Literatur Normen Literatur 154 Index 155