elektrische Temperaturmessung

10 Die Messunsicherheit
Spannungsversorgung der Auswerteelektronik (σV)
In den Datenblättern der Messumformer und direktanzeigenden elektronischen Thermometer ist
meist ein Nominalwert der Versorgungsspannung und ein prozentualer Fehler des Ausgangssignales
bezogen auf die Abweichung vom Nominalwert angegeben.
Umgebungstemperatur der Auswerteelektronik (σt M )
In den Datenblättern ist eine Betriebstemperatur angegeben. Auch hier ist wiederum ein prozentualer
Fehler des Ausgangssignales, bezogen auf die Abweichung zur Betriebstemperatur angegeben.
Verarbeitungs- und Linearisierungsfehler (σt W )
Die Zuordnung der Werte des Messsignales zur Temperatur erfolgt meist mit Hilfe gespeicherter
Messwerttabellen. Die Stützstellenanzahl der Tabelle ist auf Grund des vorhandenen Speicherplatzes
begrenzt. Daher tritt bei Messwerten zwischen den Stützstellen der Tabelle ein Linearisierungsfehler
auf, da sowohl die Kennlinien der Widerstandsthermometer als auch der Thermoelemente
nur durch Gleichungen höherer Ordnung exakt wieder gegeben werden können. Bei Thermoelementen
ist dieser Messunsicherheitsanteil größer, da die Gleichungen mindestens 9. Ordnung sind
und zumeist mit derselben Stützstellenanzahl ein größerer Temperaturbereich abgedeckt werden
muss (Anwendungsbereich).
Es gibt bei einigen Anzeigegeräten die Möglichkeit, die Kennlinienparameter einzugeben. Die Temperatur
wird dann entsprechend berechnet, dabei kommt es auf Grund der hohen Ordnung der
Kennlinien zu Rundungsfehlern.
Weiterhin ist die Auflösung der Auswerteelektronik begrenzt. So beträgt bei jedem digitalen Anzeigegerät
der „Grundfehler“ ±1Digit.
Eingangswiderstand der Auswerteelektronik (σ B )
Der Bürdeneinfluss ist bei Messumformern unbedingt einzurechnen.
Das Ausgangssignal des Messumformers wird letztendlich zur einer Auswerteelektronik geführt,
deren Eingangswiderstand begrenzt ist (im Datenblatt als maximale Bürde angegeben), da der
Messumformer ansonsten kein stabiles Ausgangssignal liefern kann.
Der Bürdeneinfluss wird zumeist als prozentualer Fehler des Ausgangssignales angegeben.
Weitere Fehlerquellen
Die folgenden Fehler können sehr komplexe Ursachen haben und wurden in der obigen Modellgleichung
nicht aufgeführt. Eine detaillierte Darstellung würde den Rahmen dieser Abhandlung sprengen,
deshalb sei an dieser Stelle auf entsprechende Fachliteratur verwiesen. Im folgendem erfolgt
nur eine kurze Auflistung und Erläuterung, um auf mögliche Probleme hinzuweisen.
Montageort der Auswerteelektronik
Der Montageort sollte möglichst erschütterungsfrei sein. Der Einbau im Bereich von elektromagnetischen
Feldern (Motoren, Transformatoren usw.) ist zu vermeiden. Grundsätzlich ist bei der Montage
die Betriebsanleitung zu beachten.
Mechanische Belastung von Widerstandsthermometern
Das Ausmaß der Widerstandsänderung durch Druck und Vibration hängt sehr stark von der Konstruktion
des Temperaturfühlers und der verwendeten Bauart der Sensoren ab. Der Einbau der
Temperatursensoren muss so ausgelegt werden, dass keine Relativbewegung innerhalb des Einbauortes
und keine starke Beschleunigung entsteht.
Bei zu erwartenden hohen mechanischen oder chemischen Belastungen sollte in jedem Fall der
Hersteller zwecks eines Beratungsgespräches konsultiert werden.
Langzeitverhalten von Widerstandsthermometern
Die Genauigkeit eines Sensors über seine gesamte Einsatzdauer wird in starkem Maße von den
Einsatzbedingungen (Temperatur- und Temperaturwechselbelastung), der Reinheit der verwendeten
Materialien und seinen konstruktiven Merkmalen bestimmt.
JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01
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