2. Temperaturmessung 2.1 Einleitung 2.1.1 Wärmeübertragung 2.1 ...

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