elektrische Temperaturmessung

10 Die Messunsicherheit
10.6 Messunsicherheitsanteile einer Temperaturmesskette
Grundsätzlich müssen bei der Berechnung der Gesamtmessunsicherheit einer Temperaturmesskette
alle Einzelanteile (Auswerteelektronik, Anzeige, Zuleitung, Sensor) einbezogen werden.
Der Sensor liefert ein temperaturabhängiges Signal, dass über die Zuleitung zur Auswerteelektronik
geleitet wird und dort letztendlich in eine Temperaturanzeige bzw. in ein Stromsignal gewandelt
wird. Die Fehlerquellen aller drei Komponenten sind in die Messunsicherheitsbetrachtungen einzubeziehen.
D. h., bei Verwendung von Messumformern ergeben sich bei der Wandlung in eine Temperaturanzeige
nochmals zusätzliche Messunsicherheitsanteile.
Formel 40: Die Modellgleichung/
Funktionalzusammenhang zwischen Eingangsgrößen und Messergebnis:
I X = t m + σM F + σM D + σM A + σM E + σM Th + σM RI + σR AL + σV + σt M + σt W + σ B
I X
t m
Ausgangssignal (angezeigte Temperatur oder Temperaturäquivalent)
Temperatur an der Messstelle
σM F Messsignalabweichung auf Grund des Wärmeableitfehlers des Thermometers
σM D Messsignalabweichung auf Grund der Abweichung des Sensors zur DIN EN 60751
σM A Messsignalabweichung auf Grund ungenügender Austemperierung
σM E Messsignalabweichung auf Grund der Eigenerwärmung des Sensors
(Widerstandsthermometer)
σM Th Messsignalabweichung auf Grund von Thermospannungen (Widerstandsthermometer)
σM RI Messsignalabweichung auf Grund zu geringem Isolationswiderstand
(Widerstandsthermometer)
σR AL Schwankung des Leitungswiderstandes (Widerstandsthermometer)
σV Anzeigeabweichung der Auswerteelektronik auf Grund von Schwankungen
der Spannungsversorgung
σt M Anzeigeabweichung auf Grund schwankender Umgebungstemperatur
σt W Verarbeitungs- und Linearisierungsfehler der Auswerteelektronik
Anzeigeabweichung auf Grund des Einflusses des Eingangswiderstandes (Bürde)
σ B
Wärmeableitfehler des Temperaturfühlers (σM F )
Die zu messende Temperatur liegt in Anschlussleitungen allgemein über- oder unterhalb der Umgebungstemperatur.
Durch das Temperaturgefälle innerhalb des Thermometers entsteht ein Wärmestrom,
der zu einer Abkühlung bzw. Erwärmung des Sensors und letztendlich zu einer fehlerhaften
Anzeige führt. Der Großteil der Wärme wird über die Anschlußleitungen zu- bzw. abgeführt.
Der aus dem unerwünschten Wärmestrom resultierende Anzeigefehler ist der Wärmeableitfehler.
Der Wärmeableitfehler ist in erheblichem Maß von den konstruktiven Eigenschaften des Thermometers
und dessen Einbaulänge im Messmedium abhängig. Im Allgemeinen ist bei Einbaulängen
unter 80mm mit einem Wärmeableitfehler zu rechnen. Der Wärmeableitfehler wird mit steigender
Temperaturdifferenz zwischen Umgebung und Messmedium größer.
Maßnahmen zur Reduzierung des Wärmeableitfehlers durch den Anwender:
- Zusätzliche Tauchhülsen vermeiden,
- Größtmögliche Eintauchtiefe wählen (Thermometer z. B. in Rohrbogen einbauen),
- Thermometer am Ort mit höchster Strömungsgeschwindigkeit einbauen,
106 JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01