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iTHERM TS211
Messprinzip
Gerätearchitektur
Endress+Hauser
Arbeitsweise und Systemaufbau
Bei dem Messeinsatz handelt es sich um ein universelles Temperaturmesselement, das als aus-
tauschbarer Messeinsatz gemäß ASTM E 1137/E 1137 M-2008 für Platinwiderstandsthermometer
verwendet werden kann. Bei diesem Messeinsatz kommt als Temperatursensor wahlweise ein Pt100
gemäß IEC 60751 oder ein Thermoelement der Typen K, J oder N nach IEC 60584-2 oder
ASTM E230-11 zum Einsatz. Bei dem Pt100 handelt es sich um einen temperaturempfindlichen Pla-
tinmesswiderstand mit einem Widerstandswert von 100 Ω bei 0 °C (32 °F) und einem Temperatur-
koeffizienten α = 0,003851 °C
Widerstandsthermometer (RTD)
Man unterscheidet zwischen zwei Bauformen von Platinwiderstandssensoren:
• 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 (Thin Film, TF): Auf ein Keramiksubstrat
wird im Vakuum eine sehr dünne hochreine Platinschicht von etwa 1 μm Dicke aufgedampft und
anschließend fotolithografisch strukturiert. Die dabei entstehenden Platinleiterbahnen bilden den
Messwiderstand. Zusätzlich aufgebrachte Abdeck- und Passivierungsschichten schützen die Pla-
tin-Dünnschicht zuverlässig vor Verunreinigungen und Oxidation selbst bei hohen Temperaturen.
Die Hauptvorteile der Dünnschicht-Temperatursensoren 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 Wider-
stands-/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 Tempe-
raturen 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 Thermospannung-/Temperatur-Kennlinien der gebräuchlichs-
ten Thermoelement-Typen, sind in den Normen IEC 60584 bzw. ASTM E230/ANSI MC96.1 stan-
dardisiert.
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