elektrische Temperaturmessung

3 Thermoelemente
3.5.3 Linearität
Die von einem Thermoelement abgegebene Spannung ist zur Temperatur nicht linear und muss
daher von der Folgeelektronik in speziellen Eingangsschaltungen linearisiert werden, wozu bei digital
arbeitenden Geräten Linearisierungstabellen einprogrammiert sind, oder vom Anwender Stützpunkte
eingegeben werden müssen. Bei Zeigerinstrumenten finden sich vielfach auch nichtlineare
Skalenteilungen. Die Kennlinien der Thermopaare nach Norm sind durch die Spannungsreihen so
festgelegt, dass vollständige Austauschbarkeit besteht. Dies bedeutet, dass ein Eisen-Konstantan-
Thermoelement vom Typ „K“ beispielsweise durch jedes andere Element dieses Typs unabhängig
vom Hersteller ausgetauscht werden kann, ohne dass eine Neukalibrierung der angeschlossenen
Geräte erforderlich wäre.
Spannung/mV
Abbildung 15: Kennlinien der Thermoelemente nach DIN EN 60 584
3.5.4 Langzeitverhalten
Die maximale Einsatz-Temperatur der Materialien wird im Wesentlichen von ihrer Oxidierbarkeit
und Alterung bei höheren Temperaturen bestimmt. Neben den preiswerten „unedlen“ Elementen
aus Kupfer, Nickel und Eisen stehen für den Temperaturbereich oberhalb ca. 800°C platinhaltige
„edle“ Elemente zur Verfügung, deren Maximaltemperatur bis 1800°C reicht.
Der Plusschenkel der Thermoelemente Typ „K“ oder „E“ und Minusschenkel der Typen „J“, „T“
oder „E“ zeigen im Temperaturbereich von 250°C bis 650°C eine reversible Kristallstrukturänderung,
die einen Anzeigefehler von ca. 5K hervorruft.
Daneben existieren noch verschiedene andere Metallkombinationen, darunter auch solche mit Metallkarbiden,
die hauptsächlich für extreme Hoch- oder Tieftemperaturbereiche bestimmt sind. Ihre
Kennlinien sind nicht genormt.
Die Beständigkeit der Thermoelemente gegenüber oxidierenden und reduzierenden Atmosphären
ist meist jedoch von untergeordneter Bedeutung, da sie nahezu ausschließlich in gasdichten
Schutzrohren eingebaut und hierin hermetisch dicht eingebettet sind.
Ungeschützte Thermoelemente, bei denen die Thermodrähte frei im Ofenraum hängen, finden eigentlich
nur oberhalb 1000°C Anwendung, da dann der Isolationswiderstand selbst keramischer
Materialien zu gering wird. Beim Einsatz derartig ungeschützter Elemente, die von den aufgeführten
nur noch solche aus Platin sein dürfen, sind allerdings zahlreiche Faktoren zu beachten, die zur
vorzeitigen Alterung mitunter innerhalb weniger Stunden führen können.
28 JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01