Sensors and Actuators - Fachbereich Physik der Universität ...

6.5 Anwendungen von Temperatursensoren
Temperatursensoren finden in vielen Bereichen Anwendungen, eben überall dort, wo die
Temperatur einer Materie gemessen und anschließend elektronisch ausgewertet werden muss.
Aber auch die Erfassung verschiedener anderer Größen läßt sich auf eine Temperaturmessung
zurückführen.
6.1.1 Anemometrie (Strömungsmessung) - Thermische Mikro-Durchfluss-Sensoren
Bezeichnungen: Durchfluss-Gassensor, Anemometer, Microbridge Mass Airflow Sensor
Strömt ein Gas oder eine Flüssigkeit mit der Geschwindigkeit v an einem aufgeheizten
Widerstandsdraht vorbei, so kühlt sich dieser unter dem Einfluss der kühlenden Strömung ab.
Dieser Effekt kann zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit benutzt werden, wobei man
entweder bei konstantem Heizstrom den Widerstand ermittelt (Verfahren mit konstantem Strom)
oder bei konstant gehaltenem Widerstand den zugehörigen Heizstrom (s. Abb. 8.1) bestimmt
(Verfahren mit konstantem Widerstand). Um eine große Empfindlichkeit zu erreichen, werden
für die Messdrähte reine Metalle (meist Platin, Platin-Iridium, Nickel oder Wolfram) mit
Drahtlängen von 0,3...10 mm und Drahtdurchmessern von 1 m bis 0,1 mm benutzt. Die
Messdrähte haben Widerstände von einigen bis zu mehreren 10 und Temperaturen von 100
bis 1000 °C. Hohe Temperaturen ergeben große Empfindlichkeiten, verursachen aber eine
schnelle Alterung.
Das Verfahren mit konstantem Strom ist für Strömungsgeschwindigkeiten bis etwa 15 m/s gut
geeignet. Mit dem Verfahren "konstanter Widerstand" lassen sich bedeutend höhere
Strömungsgeschwindigkeiten messen. Bei den dünnsten Messdrähten erreicht man eine obere
Grenzfrequenz von 10 kHz. Auch Halbleiterwiderstände verwendet man wegen der starken
Temperaturabhängigkeit für die Strömungsmessung. Sie haben eine Länge von 5...20 mm und
einen Durchmesser von 1...3 mm. Infolge ihrer Masse sind sie träge, man erreicht hier nur
Grenzfrequenzen von einigen Hertz.
Hitzdraht-Anemometrie. Quelle: http://www.michael-muth.de/lectures/TempSens/chap08.html#a01
a) Hitzdraht-Sonde
b) Schaltung für Verfahren mit konstantem Widerstand des Hitzdrahtes
Die Empfindlichkeit der Anemometer hängt von der spezifischen Wärme des Gases oder der
Flüssigkeit, der Temperatur und vom Wärmeübergangskoeffizienten (von
97