Inhaltsverzeichnis
Werbung
Produktbeschreibung
Unsicherheit der Kaltstellenerfassung
Die Kaltstellenkompensation in Thermoelement-Messgeräten muss am Übergang vom Thermoelement auf
die Kupferkontakte der Elektronik erfolgen. Dabei ist häufig das Problem, dass die Temperatur an diesem
Punkt aus mechanischen Gründen nicht direkt erfassbar ist. Die Temperatur der Kaltstelle muss häufig mit
einigen Millimetern Abstand oder durch einen Mittelwert der Temperaturen im Gehäuse angenähert werden.
Da der genaue Wert aber häufig nicht bestimmt werden kann, ergibt sich auch daraus eine Unsicherheit.
Unsicherheit des Sensors
Die drei beschriebenen Einflussfaktoren auf die Unsicherheit beschreiben nur die Unsicherheiten in der
Auswertung der Thermoelemente. Die Genauigkeit des Thermoelements selbst kommt noch dazu und muss
einzeln betrachtet werden.
Da es sich bei der Temperaturmessung mit Thermoelementen eigentlich um eine Spannungsmessung
handelt und die Thermoelemente eine nichtlineare Spannungs-Temperatur-Kennlinie haben ist es nicht
möglich, die einzelnen Temperaturunsicherheiten einfach zu addieren, um die Gesamtunsicherheit zu
erhalten. Zur Berechnung der Gesamtunsicherheit müssen alle Temperaturwerte in den zugehörigen
Spannungswert des Thermoelementtyps umgerechnet werden. Bei einer Addition der Temperaturen ergibt
sich ein Fehler, wie in dem Beispiel im Kapitel „Bestimmung der absoluten Temperatur" beschrieben.
Eine Beispielhafte Auswertung der Unsicherheiten der Auswertung eines Thermoelements für eine
Thermoelementklemme EL331x mit interner Kaltstellenkompensation und Umrechnung der Spannung in
eine Temperatur über ein Polynom zweiten Grades ist in der folgenden Abbildung dargestellt. In der
Abbildung wird nicht die Unsicherheit des Thermoelements selber betrachtet, diese kommt noch dazu!
Abb. 26: Beispielhafte Unsicherheitsbetrachtung der Auswertung von Thermoelementen mit einer
Thermoelementklemme EL331x
Es ist anhand der Abbildung deutlich zu erkennen, dass die Unsicherheit der gemessenen Temperatur
abhängig von der zu messenden Temperatur sind. Vor allem im unteren Temperaturbereich, dort wo eine
starke Nichtlinearität von Spannung und Temperatur besteht, steigt die Unsicherheit der
Temperaturmessung deutlich an.
Beckhoff bietet einige Produkte zur Auswertung von Thermoelementen an, u.a.
• EL331x-0000: EtherCAT-Klemme, 1/2/4/8-Kanal-Analog-Eingang, Temperatur, Thermoelement, 16 Bit
EL331x-00x0
Version: 5.1
195
Werbung
Inhaltsverzeichnis
