2. Temperaturmessung 2.1 Einleitung 2.1.1 Wärmeübertragung 2.1 ...

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2 Temperaturmessung 61 Die Anschlußstellen der Kupferleitungen zum Meßgerät an den Punkten A und B müssen die gleiche Temperatur haben, da sich sonst wieder Thermoelemente am Übergang von der Ausgleichsleitung auf die Kupferleitung ergeben. 2.4.5 Sekundenthermometer Bild 2-19: Reihenschaltung von Thermoelementen Hierbei handelt es sich meist um mobile Hand-Temperaturmeßeinrichtungen mit digitaler Anzeige für Batteriebetrieb, die durch anschließbare Schreiber oder PC-Adapter erweiterbar sind [7]. Als Meßelemente dienen vorzugsweise Thermoelemente NiCr-Ni , Fe-CuNi aber auch NTC- oder Pt-100 - Sensoren mit sehr geringer Masse. Die Einstellzeiten liegen in einem weiten Bereich zwischen 5 und 40 sek je nach Ausführungsform des angeschlossenen Sensors. Es sind verschiedene Sensorformen lieferbar: Oberflächensensoren Tauchsensoren Lufttemperatursensoren Einstechsensoren Rauchgassonden Die Geräte sind so aufgebaut, daß an das Meßgerät ein oder zwei Sensoren über Anschlußbuchsen angeschlossen werden können, somit sind auch Temperaturdifferenzmessungen mit einem Sekundenthermometer möglich.
62 2 Temperaturmessung Die Meßwertauflösungen liegen bei 0,1 K bzw. bei 1 K, je nach Meßbereich, die Genauigkeiten liegen bei ± 0,2 K bis ± 0,5 K, auch abhängig vom Meßbereich. Mit diesen Geräten sind Temperaturmessungen zwischen -120 °C und +1300 °C je nach Ausführungsform und Modell möglich [7]. 2.4.6 Quarz-Temperatursensoren Bei diesen Temperatursensoren wird ein Schwingquarz in einer Oszillatorschaltung zur Temperaturmessung verwendet, siehe Bild 2-20. In der Uhren- und Computertechnik werden Quarze zur Erzeugung hoch konstanter Frequenzen eingesetzt. Hier müssen die Temperatureinflüsse kompensiert werden. In dieser Meßtechnik wird gerade diese Temperaturabhängigkeit der Schwingfrequenz ausgenutzt. Der Effekt wird noch verstärkt durch einen besonderen Kristallschnittwinkel, wodurch sich eine besonders hohe Änderung der Schwingfrequenz bei Temperaturänderungen ergibt [8] , [9] . Bei einer Temperatur von 0 °C beträgt die Schwingfrequenz ca. 28 MHz , die dann in einer nachfolgenden Elektronik heruntergeteilt wird. Die Änderung der Schwingfrequenz beträgt 1 kHz/K. Die Kennlinie ist weitgehend linear. Sollen Temperaturdifferenzen ermittelt werden, so werden die Frequenzen zweier Sensorelemente miteinander verglichen. Eine Sensorelektronik im Meßeinsatz formt die Schwingungen bereits in Stromimpulse um, so daß hier im Ausgang ein digitalisiertes Temperatursignal zur Verfügung steht. Über eine Zweidraht-Busleitung können mehrere Quarztemperatursensoren an eine Auswerteeinheit angeschlossen werden, da in jedem Meßeinsatz ein Codierschalter eingebaut ist. Durch die von Anfang an digitale Übertragung werden Störimpulse von der Auswerteelektronik erkannt und gehen damit nicht in das Meßergebnis ein. Bei verdrillter Zweitdrahtleitung sind ohne Abschirmung Entfernungen bis 1 km möglich. Ein Leitungsabgleich ist nicht erforderlich. Das Gesamtsystem vom Sensor bis zur Anzeige besitzt eine Genauigkeit von ± 0,1 K im Temperaturbereich von - 40 °C bis +100 °C . Im Bereich von 100 °C bis 300 °C beträgt die Genauigkeit ± 0,1 % vom Meßwert. Ein derartiger Sensor hat in fließendem Wasser bei einer Geschwindigkeit von ca. 0,5 m/s eine mittlere Zeitkonstante von ca. T = 2,5 s. Durch die hohen Fertigungsgenauigkeiten werden diese Fehlergrenzen auch bei voller Austauschbarkeit der einzelnen Komponenten eingehalten. Die angegebenen
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