Messprinzip; Arbeitsweise Und Sytemaufbau - Endress+Hauser Omnigrad M TR13 Technische Information

Messprinzip

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Arbeitsweise und Sytemaufbau

Widerstandsthermometer (RTD)
Bei diesen Widerstandsthermometern kommt als Temperatursensor ein Pt100 gemäß IEC 60751 zum Ein-
satz. Es handelt sich dabei um einen temperaturempfindlichen Platinmesswiderstand mit einem Wider-
standswert von 100 W bei 0 °C (32 °F) und einem Temperaturkoeffizienten a = 0.003851 °C
Man unterscheidet zwischen zwei unterschiedlichen Bauformen von Platinwiderstandsthermo-
metern:
• Drahtwiderstände (Wire Wound, WW): Hier befindet sich eine Doppelwicklung aus haarfeinem, hoch-
reinem 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 Langzeitstabilität ihrer Widerstands-/
Temperaturkennlinie in Temperaturbereichen bis zu 600 °C (1 112 °F). Dieser Sensortyp ist in den
Abmessungen relativ groß und vergleichsweise empfindlich gegen Vibrationen.
• Widerstandssensoren in Dünnschichtausführung (TF): Auf einem Keramiksubstrat wird im Vakuum
eine sehr dünne hochreine Platinschicht von etwa 1 mm Dicke aufgedampft und anschließend fotolitho-
grafisch strukturiert. Die dabei entstehenden Platinleiterbahnen bilden den Messwiderstand. Zusätzlich
aufgebrachte Abdeck- und Passivierungsschichten schützen die Platin-Dünnschicht zuverlässig vor Verun-
reinigungen und Oxydation 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 Tem-
peraturen 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. Dünnschichtsensoren werden aus diesem Grund meist auch nur für Temperaturmessungen in
Bereichen unter 400 °C (932 °F) eingesetzt.
Thermoelemente (TC)
Thermoelemente sind vergleichsweise einfache, robuste Temperatursensoren, bei denen der Seebeck-Effekt
zur Temperaturmessung ausgenutzt wird: Verbindet man an einem Punkt zwei elektrische Leiter unter-
schiedlicher Materialien, ist bei Vorhandensein von Temperaturgradienten entlang dieser Leiter eine schwa-
che 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 Temperaturdifferenz zwischen der "Messstelle" (der Verbin-
dungsstelle 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 Temperatur an der Vergleichsstelle bereits bekannt ist bzw. separat gemes-
sen und kompensiert wird. Die Materialpaarungen und zugehörigen Thermospannung/Temperatur-Kennli-
nien der gebräuchlichsten Thermoelement-Typen sind in den Normen IEC 60584 bzw. ASTM E230/ANSI
MC96.1 standardisiert.
Omnigrad M TR13, TC13
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