elektrische Temperaturmessung

4.5 Bauformen
4 Widerstandsthermometer
Die Bauform des Platinsensors unterscheidet sich nach dem Einsatzgebiet; prinzipiell unterscheidet
man drahtgewickelte und Dünnschichtwiderstände. Während Dünnschichtwiderstände immer
aus einer auf ein Keramiksubstrat aufgebrachten Platinschicht bestehen, kann bei drahtgewickelten
Widerständen der Drahtwendel in Glas eingeschmolzen oder in Pulver eingebettet sein. Auch
ungeschützte, freitragende Wendel sind möglich, jedoch finden diese wegen ihrer mechanischen
Empfindlichkeit nur bei Präzisionsinstrumenten für den Laboreinsatz Anwendung.
4.5.1 Keramikwiderstände
In einem Keramikrohr befinden sich zwei Bohrungen, in die eine Platinwendel eingelegt ist. Zur Fixierung
der Wicklung und zum besseren Wärmeübergang werden die Bohrungen mit Aluminiumoxidpulver
gefüllt. Ein Glaspfropfen an beiden Enden verschließt die Bohrungen und fixiert die Anschlussdrähte.
Der Durchmesser dieser Messwiderstände variiert von 0,9 ... 4,5mm, seine Länge von 7 ... 30mm.
Keramische Widerstände finden Anwendung im Temperaturbereich von -200 ... +800°C.
Anschlussdrähte
Verschlussmasse
Messwicklung
Keramikrohr
Aluminiumoxidpulver
Verschlussmasse
Abbildung 31: Prinzipieller Aufbau eines drahtgewickelten Keramik-Sensors Pt 100
Durch den gewählten Innenaufbau entsteht kein schlüssiger Materialkontakt zwischen AI 2 O 3 -Pulver
und Platindraht. Bei Temperaturänderungen kann sich der Platinwendel somit frei ausdehnen
und wird nur geringfügig belastet. Somit ergibt sich eine sehr hohe Langzeitstabilität. Untersuchungen
an Mantel-Widerstandsthermometern mit solchen drahtgewickelten Messwiderständen zeigen
in einem Temperaturbereich von 0°C bis 200°C einen Stabilitätswert von kleiner 10mK; bei Einsatz
bis 400°C kleiner 25mK. Hierbei ist anzumerken, dass bei Einsatz solcher Thermometer mindestens
eine jährliche Rekalibrierung erfolgt [17].
4.5.2 Glaswiderstände
Bei dieser Bauform werden zwei Platindrähte bifilar auf einen Glasstab aufgewickelt, in das Glas
eingeschmolzen und mit Anschlussdrähten versehen. Nachdem die Drahtwicklung auf den Nennwert
abgeglichen wurde, wird ein Mantelrohr über den Glasstab geschoben und beide miteinander
verschmolzen. Hierdurch ist der Platindraht hermetisch dicht eingeschlossen. Da der Draht vom
Glas komplett umgeben ist, sind diese Sensoren sehr sicher gegenüber Erschütterungen. Der verwendete
Draht weist einen Durchmesser von 17 ... 30µm auf. Die Länge des Messwiderstandes
liegt zwischen 7 ... 55mm, bei einem Durchmesser von 0,9 ... 4,8mm.
JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01
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