elektrische Temperaturmessung

6 Wärmeableitfehler
Mit 0,15K hält diese Fühlervariante jedoch den Prüfkriterien noch nicht stand. Erst eine thermische
Entkopplung der Anschlussleitung und des Sensors reduziert den Ableitfehler auf 0,03K, was einer
Verbesserung um den Faktor 10 gegenüber der ursprünglichen Variante entspricht. In der Abbildung
41: Optimierung des Wärmeableitfehlers durch konstruktive Verbesserungen sind in Abhängigkeit
der kontinuierlichen Entwicklungsstufen die Reduzierung des Wärmeableitfehlers bei der
vorgegebenen Mindeseintauchtiefe von 27,5mm für die typischen Standardbauformen dieser Applikation
dargestellt.
6.1 Maßnahmen zur Verringerung des Wärmeableitfehlers
Nicht immer ist für jede Messaufgabe ein optimaler Fühler konstruktiv zu realisieren, bei dem das
Messergebnis nicht durch den Wärmeableitfehler beeinträchtigt wird. Im Folgenden sind die wichtigsten
Auswahlkriterien für einen Fühler hinsichtlich des Wärmeableitfehlers zusammengefasst.
Der Einsatz von zusätzlichen Tauchhülsen vergrößert den Wärmewiderstand zum eigentlichen Sensor.
Zusätzlich fließt über die Tauchhülse Wärme nach außen ab. Direktmessungen sind daher vorzuziehen.
Beim Einsatz von Tauchhülsen kann sich zwischen Hülseninnenwand und Thermometer Staub ablagern,
oder die Metalloberflächen oxidieren. Die Folge ist wiederum eine Verschlechterung der
Wärmeübertragung bzw. eine Erhöhung des Wärmeableitfehlers.
Bei geringen Eintauchtiefen entsteht ein hoher Temperaturgradient zwischen Sensor und Umgebung,
der einen großen Wärmestrom zur Folge hat. Es ist daher die größtmögliche Eintauchtiefe zu
wählen.
Bei kleinen Strömungsgeschwindigkeiten oder ruhenden Medien findet nur ein minimaler Wärmeübergang
auf das Thermometer statt. Es sollte daher immer ein Messort mit größerer Strömungsgeschwindigkeit
ausgewählt werden.
Über die äußeren Teile eines Thermometers wie den Anschlusskopf oder die Verschraubung findet
ein Wärmeaustausch mit der Umgebung statt. Äußere Teile des Thermometers sollten daher mit einer
Wärmedämmung versehen werden, um den Wärmeverlust zu vermeiden. Außerdem wird durch
eine starke Anströmung der äußeren Teile des Thermometers der Wärmeaustausch zur Umgebung
gefördert. Sie sollten daher nicht dort installiert werden, wo die Umgebungsluft stark bewegt wird.
Gegebenenfalls ist eine Montage im Windschatten vorgebauter Bleche oder dergleichen angebracht.
Bei guter Wärmeleitfähigkeit des Fühlers und großer Oberfläche außen liegender Teile wird die
Wärmeübertragung zur Umgebung gefördert. Es sollten daher Thermometer eingesetzt werden,
deren außen liegende Teile (Schutzrohr, Anschlusskopf) eine möglichst kleine Oberfläche besitzen.
Die Wärmeleitfähigkeit des Schutzrohres in axiale Richtung kann durch eingefügte Kunststoffringe
vermindert werden. Hierdurch lässt sich der Wärmeableitfehler deutlich verringern, ohne das Ansprechverhalten
des Thermometers negativ zu beeinflussen.
JUMO, FAS 146, Ausgabe 2007-01
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