Endress+Hauser iTHERM TS111 Technische Information Seite 3

iTHERM TS111
Messprinzip
Messbereich
Endress+Hauser
Arbeitsweise und Systemaufbau
Widerstandsthermometer (RTD)
Bei dem Messeinsatz handelt es sich um ein universelles Temperaturmesselement, das als aus-
tauschbarer Messeinsatz gemäß DIN 43735 für modulare Thermometer und Schutzrohre gemäß
DIN 43772 eingesetzt werden kann. Mit diesem Messeinsatz kann ein Pt100 gemäß IEC 60751 oder
ein Thermoelement Typ K, J oder N gemäß IEC 60584-2 oder ASTM E230-11 als Temperatursensor
verwendet werden. Bei dem PT100 handelt es sich um einen temperaturempfindlichen Platinmess-
widerstand mit einem Widerstandswert von 100 Ω bei 0 °C (32 °F) und einem Temperaturkoeffizien-
ten α = 0,003851 °C -1 .
Man unterscheidet zwischen zwei unterschiedlichen Bauformen von Platinwiderstandsthermo-
metern:
• Drahtwiderstände (Wire Wound, WW): Hier befindet sich eine Doppelwicklung aus haarfeinem,
hochreinem Platindraht in einem Keramikträger. Dieser Träger wird auf der Ober- und Unterseite
mit einer Keramikschutzschicht versiegelt. Solche Widerstandsthermometer ermöglichen nicht
nur Messungen, die in hohem Maße wiederholbar sind, sondern bieten auch eine gute Langzeit-
stabilität ihrer Widerstands-/Temperaturkennlinie in Temperaturbereichen bis zu
600 °C (1 112 °F). Dieser Sensortyp ist in den Abmessungen relativ groß und vergleichsweise emp-
findlich gegen Vibrationen.
• Widerstandssensoren in Dünnschichtausführung (TF): Auf einem Keramiksubstrat wird im
Vakuum eine sehr dünne hochreine Platinschicht von etwa 1 µm Dicke aufgedampft und anschlie-
ßend fotolithografisch strukturiert. Die dabei entstehenden Platinleiterbahnen bilden den Messwi-
derstand. Zusätzlich aufgebrachte Abdeck- und Passivierungsschichten schützen die Platin-
Dünnschicht zuverlässig vor Verunreinigungen und Oxidation selbst bei hohen Temperaturen.
Die Hauptvorteile der Dünnschicht-Temperatursensoren (TF-Sensoren) gegenüber drahtgewickelten
Ausführungen liegen in ihren kleineren Abmessungen und der besseren Vibrationsfestigkeit. Bei TF-
Sensoren ist bei höheren Temperaturen häufig eine relativ geringe, prinzipbedingte Abweichung
ihrer Widerstands-/Temperaturkennlinie von der Standardkennlinie der IEC 60751 zu beobachten.
Die engen Grenzwerte der Toleranzklasse A nach IEC 60751 können dadurch mit TF-Sensoren nur
bei Temperaturen bis etwa 300 °C (572 °F) eingehalten werden.
Thermoelemente (TC)
Thermoelemente sind vergleichsweise einfache, robuste Temperatursensoren, bei denen der See-
beck-Effekt zur Temperaturmessung ausgenutzt wird: Verbindet man an einem Punkt zwei elektri-
sche Leiter unterschiedlicher Materialien, ist bei Vorhandensein von Temperaturgradienten entlang
dieser Leiter eine schwache elektrische Spannung zwischen den beiden noch offenen Leiterenden
messbar. Diese Spannung wird Thermospannung oder auch elektromotorische Kraft (EMK, engl.:
e.m.f.) genannt. Ihre Größe ist abhängig von der Art der Leitermaterialien, sowie von der Tempera-
turdifferenz zwischen der "Messstelle" (der Verbindungsstelle beider Leiter) und der "Vergleichsstelle"
(den offenen Leiterenden). Thermoelemente messen somit primär nur Temperaturdifferenzen. Die
absolute Temperatur an der Messstelle kann daraus ermittelt werden, insofern die zugehörige Tem-
peratur an der Vergleichsstelle bereits bekannt ist bzw. separat gemessen und kompensiert wird. Die
Materialpaarungen und zugehörigen Thermospannungs-/Temperatur-Kennlinien der gebräuchlichs-
ten Thermoelement-Typen sind in den Normen IEC 60584 bzw. ASTM E230/ANSI MC96.1 standar-
disiert.
Eingang
RTD Widerstandsthermometer
Sensortyp
Pt100 (IEC 60751, TF)
iTHERM StrongSens
iTHERM® QuickSens
Pt100 Dünnfilm Sensor (TF)
Pt100 Drahtgewickelter Sen-
sor (WW)
Messbereich
–50 ... +500 °C (–58 ... +932 °F) 3- oder 4-Leiter 7 mm (0,27 in)
–50 ... +200 °C (–58 ... +392 °F) 3- oder 4-Leiter 5 mm (0,20 in)
–50 ... +400 °C (–58 ... +752 °F) 3- oder 4-Leiter 10 mm (0,39 in)
–200 ... +600 °C
(–328 ... +1 112 °F)
Anschlussart Temperaturempfindliche
Länge
3- oder 4-Leiter 10 mm (0,39 in)
3