elektrische Temperaturmessung

10 Die Messunsicherheit
Abbildung 62:
Verschiedene Anschlussarten
Zweileiterschaltung
Die Verbindung zwischen Widerstandsthermometer und Auswerteelektronik wird durch eine zweiadrige
Anschlussleitung realisiert. Durch die Auswerteelektronik wird der Gesamtwiderstand, bestehend
aus Temperatursensor, Innenleitung des Temperaturfühlers (in Schutzrohr)und Anschlussleitung,
gemessen, dies führt zu einer systematisch höheren Anzeige. Vom gemessenen Widerstand
wird deshalb die Summe aus Innen- und Anschlussleitung abgezogen. Diese Widerstände
schwanken jedoch fertigungsabhängig und sind zum Teil der Betriebstemperatur ausgesetzt, sodass
weitere Unsicherheiten auftreten. Der Anwender hat insbesondere darauf zu achten, dass die
Anschlussleitung nicht auf Wärmequellen aufliegt, da dies zu einer Erhöhung des Zuleitungswiderstandes
führt. Die Schwankung des Zuleitungswiderstandes wird auf 20mΩ pro m abgeschätzt.
Dreileiterschaltung
Um die Einflüsse der Leitungswiderstände und deren temperaturabhängige Schwankungen zu minimieren,
wird meist die Dreileiterschaltung verwendet. Hierbei wird eine zusätzliche Leitung zu einem
Kontakt des Widerstandsthermometers geführt. Es bilden sich somit zwei Messkreise, von
denen einer als Referenz genutzt wird. Durch die Dreileiterschaltung lässt sich der Leitungswiderstand
sowohl in seinem Betrag als auch in seiner Temperaturabhängigkeit kompensieren. Voraussetzungen
sind bei allen drei Adern identische Eigenschaften (Widerstand) und gleiche Temperaturen,
denen sie ausgesetzt sind.
Vierleiterschaltung
Über zwei Zuleitungen wird das Thermometer mit dem Messstrom gespeist. Der Spannungsabfall
am Messwiderstand wird über die Messleitungen abgegriffen. Liegt der Eingangswiderstand der
nachgeschalteten Elektronik um ein Vielfaches höher als der Leitungswiderstand, ist dieser zu vernachlässigen.
Bei Temperaturmessketten mit Widerstandsthermometern in Vierleiterschaltung entfällt also der
Messunsicherheitsanteil für den Leitungswiderstand.
Es ist jedoch zu beachten, dass die Schaltung nicht immer bis zum Messwiderstand geführt ist,
sondern häufig nur bis zum Anschlusskopf des Thermometers, die Innenleitung ist dann in Zweileiter-Technik
ausgeführt. dadurch ergeben sich, wenn auch in wesentlich geringerem Ausmaß, die
bei der Zweileiter-Technik geschilderten Probleme.
110 JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01