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‐ 8 ‐ Temperatur, sodass die Verbindungspunkte VA und VB (siehe Abb.4) die gleiche Temperatur haben, so werden diese zusätzlichen Thermospannungen eliminiert und das Material der Zuleitungen bleibt ohne Einfluss auf die Messung. Dies lässt sich leicht zeigen, wenn man in den in Abb.4 skizzierten Leiterkreis aus 3 Leitern verschiedener Materialien die Thermokraft (bezogen auf Pt) betrachtet. Es gilt: �� ,� �� d.h. die Anteile, die das Material C (Cu-Zuleitung) betreffen, haben keinen Einfluss auf die Thermospannung. Dies gilt in gleicher Weise für das Verbindungslot der Kontaktstelle, sodass auch hier keine Verfälschung der Messung auftritt. 4.4 Bezugstemperaturkompensation Abbildung 5: Prinzipieller Aufbau einer Messschaltung mit Thermoelement Die von einem Thermoelement abgegebene Thermospannung ist ein Maß für die Temperaturdifferenz zwischen Messstelle und Vergleichsstelle. Die Vergleichsstelle befindet sich in den meisten Anwendungsfällen auf Raumtemperatur, sodass die Thermospannung nicht gegen den gewünschten Bezugspunkt 0°C gemessen wird. Um trotzdem eine auf 0°C bezogene Messspannung zu erhalten, muss bei Verwendung eines Messverstärkers eine zusätzliche Spannung in den Kreis eingespeist werden, die der Thermospannung entspricht, die mit dem Thermoelement bei einer Messung der Vergleichsstellentemperatur gegen 0°C gemessen würde. Diesen Vorgang nennt man Nullpunktunterdrückung; eine mögliche Schaltung ist in Abb.5 angegeben. Falls erforderlich, kann mit dieser Zusatzschaltung auch der gesamte Messbereich zu anderen Werten hin verschoben werden, ohne dass die Empfindlichkeit des Messverstärkers verändert werden muss.
‐ 9 ‐ Wenn nicht gewährleistet ist, dass die Vergleichsstelle auf konstanter Temperatur bleibt, ist der Einsatz einer sogenannten Kompensationsdose sinnvoll, die die Schaltung zur Nullpunktunterdrückung ersetzen oder zusätzlich eingefügt werden kann. Mit dieser Brückenschaltung (Abb.5) wird bei Abweichungen der Vergleichsstellentemperatur von der zunächst eingestellten Abgleichtemperatur eine Kompensationsspannung eingespeist, die weiterhin eine auf z.B. 0°C Messung ermöglicht. Dazu wird in einen Brückenzweig ein temperaturabhängiger Widerstand (NTC) gelegt, der thermisch mit der Vergleichsstelle gekoppelt ist. Moderne Temperaturmessgeräte mit Thermoelement-Temperaturfühlern und direkter Anzeige in °C sind intern mit Nullpunktunterdrückung und Kompensationsschaltung ausgestattet. 5. Widerstandsthermometer Man unterscheidet grundsätzlich die Metalldraht-Widerstandsthermometer und die Halbleiter-Widerstandsthermometer. Bei den Metalldraht-Widerstandsthermometern wird entweder ein reines Metall oder eine spezielle Metalllegierung verwandt. Die Streuung von Leitungselektronen im Atomgitter charakterisiert das Temperaturverhalten solcher Werkstoffe. Bei Halbleiter-Widerstandsthermometern beruht die Temperaturabhängigkeit auf der Zunahme von Leitungselektronen. Die Materialien sind Halbleiter oder Oxide. 5.1 Materialien Die Forderungen an das Widerstandsmaterial sind: - möglichst hohe Temperaturempfindlichkeit - Langzeitstabilität - chemische Stabilität in Bezug auf Verunreinigungen - einfache Reproduzierbarkeit Auf Grund seiner Beständigkeit und seines weiten Temperaturbereiches (von -220°C bis 850°C) hat sich im industriellen Bereich Platin durchgesetzt. Nickel hat zwar einen um den Faktor 1,6 größeren Temperaturkoeffizienten, ist aber auf Grund von Gefügeumwandlungen nur im Bereich zwischen -60°C und 180°C zu benutzen. Kupfer zeichnet sich dadurch aus, dass sich sein Widerstand linear mit der Temperatur ändert, wird aber wegen seiner Oxidationsanfälligkeit nur für Präzisionsmessungen im Bereich von 0°C bis 150°C angewendet. Weiterhin bedingt der geringe Kupferwiderstand entweder große Abmessungen oder sehr dünne Drähte. Spezialthermometer für tiefe Temperaturen sind die Blei- und Indium- Widerstandsthermometer. Sie bestehen wie die anderen Widerstandsthermometer aus einer Wicklung aus sehr reinem Metalldraht. Die Begrenzung zu sehr tiefen Temperaturen wird durch die Supraleitung bestimmt, und zwar beginnt sie bei Blei um 7,3 K und bei Indium um etwa 3,5 K. Ein Nachteil dieser Thermometer ist ihre geringe Reproduzierbarkeit, die auf die schlechten mechanischen Eigenschaften dieser Metalle zurückzuführen ist. 5.2 Platinmesswiderstand Pt-l00 Als Widerstandsmaterial wird in einigen Fällen sehr reines Platin mit einem Widerstandsverhältnis R100°C/R0°C = 1,3910 benutzt. Für handelsübliche Platinthermometer ist in DIN 43760 leicht verunreinigtes Platin mit R100°C/R0°C = 1,385 vorgeschrieben. Das bewirkt, dass sich die Widerstandswerte infolge von Aufnahme von Fremdstoffen wesentlich
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