temperaturmessung mit thermoelementen

Dr. Hartmut Steck-Winter – Temperaturmessung mit Thermoelementen – AWT Härtereikreis mN: Folie 1

Elektrische Temperaturmessungmit Thermoelementen

mit Anmerkungen zur CQI-9

Hartmut Steck-WinterAICHELIN Service GmbH Ludwigsburg

AWT Härtereikreis mittlerer Neckar

Anstelle einer Gliederung

Haben Sie sich auch schon einmal eine der folgenden Fragen gestellt?1. Wie funktioniert ein Thermoelement? 2. Was benötige ich für eine elektrische Temperaturmessung

mit Thermoelement?3. Wie genau kann ich mit einem Thermoelement messen?4. Was steht zu diesem Thema in der CQI-9, insbesondere wie

lassen sich diese Forderungen begründen?


Umfrage

Frage: Kann ich mit einem Thermoelement und einem Milivoltmeter eine unbekannte Raumtemperatur messen? D.h. das Milivoltmeter müsste eine Spannung anzeigen, der ich anhand

einer Tabelle die Temperatur zuordnen kann!


Ja, Nein oder ?


Thermoelektrischer Effekt

Wie funktioniert ein Thermoelement?

Leiter A

Leiter B

Thermoelektrischer Effekt

Thomas Seebeck entdeckte 1812, wenn zwei metallische Leiter (A und B) aus unterschiedlichen Materialien an der Messstelle in Verbindung (Kontakt) stehen und entlang der beiden Leiter ein Temperaturunterschied vorliegt entsteht am anderen Ende eine Thermospannung (mV)


Messstelle

T2 T1mV T2 < > T1

Thermoelektrischer Effekt (2)

In den Worten der Physik:Wird ein metallischer Leiter einer Temperaturdifferenz ausgesetzt, dann findet am kalten Ende eine

Elektronenanreicherung und am warmen Ende eine -verarmung statt

dabei entsteht eine Potentialdifferenz, die Thermospannung Benötigt werden zwei verschiedene Leiter (A und B), da sich die Effekte

sonst gegenseitig aufheben


+

-

Leiter A

Leiter B

Thermoelektrische Spannungsreihegegen Platin als Referenzmetall bei T1=100°C und T2=0°C


mV Material2,55 Nickel-Chrom (85Ni, 10 Cr)

1,90 Eisen (Fe)

0,65 Rhodium

0,64 Platin (10%) -Rhodium

0,00 Platin-1,55 Nickel

-3,50 Konstantan (55Cu, 45Ni)

4,1 mV

T1=100°C

T2=0°C

+

-

Zusammen mit dem Temperaturunterschied (z.B. 100 K) bestimmt die Materialzusammensetzung der beiden Leiter den Potentialunterschied (Spannung)

2,55 mV

Der Einfluss der Materialzusammensetzung (Paarung):

Versuchsaufbau


Versuchsaufbau:zwei Drähte aus unterschiedlichem Materialan der einen Seite verdrillt (T1)an Digitalvoltmeter angeschlossen (T2)

Drahtpaar an der Spitze (T1) erwärmt Jetzt Temperaturdifferenz (T1>T2)Eine Spannung wird angezeigtT2 nennen wir Vergleichsstelle

T1

T2 T1

T2

Ohne Temperaturdifferenz (T1 = T2) keine SpannungRaumtemperatur nicht messbar

Erkenntnisse thermoelektrischer Effekt

Thermoelemente liefern (ohne Hilfsenergie) eine temperaturabhängige Gleichspannung aber nur, wenn sich das Thermoelement und die Anschluss-

klemmen auf einem unterschiedlichen Temperaturniveau befinden Die Größe der Thermospannung ist abhängig

von der Temperaturdifferenz zwischen dem Messpunkt und der Vergleichsstelle und

der Materialzusammensetzung der Leiter Sind die Temperatur an den Klemmen (Vergleichsstelle)

und die Materialzusammensetzung bekannt, kann die Temperatur an der Messstelle berechnet werden



Die vier Bestandteile der elektrischen Temperaturmessung mit Thermoelement

Was benötige ich für dieelektrische Temperaturmessung mit einem Thermoelement?

mV

Die Bestandteile der Temperaturmessung


I. Thermoelement

II. Vergleichsstelle

III. Ausgleichsleitung

IV. Instrument

T1 T2

I. Thermoelemente


Welche Ausführungen und Varianten gibt es?

Die vier Bestandteile der elektrischen Temperaturmessung mit TC

I. Thermoelemente

Bestandteile der Temperaturmessung – I. Thermoelemente

Bauformen

Thermoleitung: z.B. Thermoelement für Schleppmessungen

Achtung: Beim Ausbau von Thermoelementen aus dem Ofen besteht akute Verbrennungs- und Vergiftungsgefahr!


Thermoelement im Schutzrohr

Bild aus: http://www.mts.ch/pictures/ausgleich_08.gif


Genormte Materialpaarungen


Anwendungsflexibilitätz.B. Einsatztemperatur

Kos

ten

EdelmetalleTyp S, R, B

UnedelmetalleTyp E, J, K, N, T

Typ KNiCr-NiAl

- weiß/+ grünbis. ca. 1.000°CTyp J

Fe-CuNi- weiß/+ schwarz

bis. ca. 750°C

Typ NNiCrSi-NiSi- weiß/+ pink

bis. ca. 1.200°C

Typ RPt 13%Rh-Pt- weiß/+ orangebis. ca. 1.500°C

Genormte TC nach IEC 60 584-3

Sehr teuer (Platin) x Faktor 7-10


Kriterien der Anwendungsflexibilität

Kosten/Anforderungen -Relation: Einsatztemperatur Stabilität und Genauigkeit

Thermospannung Toleranzen

Beständigkeit Alterung, Drift (Langzeitstabilität) Siehe auch Schutzrohre

…


Bild: Würth Phoenix


Thermoelementtyp und Thermospannung


Diagramm aus Wikipedia

Materialpaarung und Temperatur bestimmen die Thermospannung Unedelmetalle höhere Spannung Pt-Paarungen kleinere Spannung

Thermospannung ist sehr gering (max. ca. 75 mV) Millivolt [mV] =1/1.000 V Störanfälligkeit: Thermospannung

sollte möglichst hoch sein Thermospannung ist nicht linear


Thermospannungs-Grundwerttabellen


Thermospannung ist nicht linear Kurvendiagramm ist zu ungenau

Genormte Grundwerttabellen Umrechnung, bezogen auf eine

Vergleichsstellentemperatur U(t) + U(VT) = UIsttemperatur

wobei: U(t): gemessene Thermospannung U(VT): Spannung Vergleichsstelle U: Spannung Isttemperatur

Beispielrechnung Thermoelement Typ K: Gemessen 2,230 mV Vergleichsstellentemperatur 22 °C 2,230 mV + 0,879 mV = 3,109 mV 3,109 mV = 76 °C NICHT 55 °C + 22 °C = 77 °C

Auszug aus Grundwerttabelle Typ Kbezogen auf 0 °C


Toleranzen (Grenzabweichungen)

Drei Toleranzklassen: Klasse 1, 2 und 3 Klasse 3 nur für Tieftemperatur Toleranz ist temperaturabhängig Es gilt der jeweils höchste Wert! Edelmetalle haben kleinere Toleranz


Tabelle Rössel Messtechnik GmbH [Klemm]

Diagramm Jumo [Nau]

Beispiel Typ K, Klasse 1:920°C x ±0,004 = ±3,8°C


Alterung und Drift

Thermoelemente altern (driften) Die Thermospannung sinkt ab Die geregelte Temperatur steigt Drift kann zu großen Messfehlern

führen Ursache ist z.B. Kontamination der

Thermoelemente Vorhersage der Drift ist praktisch

nicht möglich Nach 1-2 Jahren inklusive

Schutzrohr austauschen


http://www.newsmax.de/blutgefaee-und-alterungsprozess-news57134.html

II. Temperaturvergleichsstelle


Die Bezugstemperatur!

II. Bestandteile der Temperaturmessung

Denken Sie an unseren Versuch!Die messbare Thermospannung ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Messpunkt und der Vergleichsstelle

Bestandteile der Temperaturmessung – II. Vergleichsstelle

Die Vergleichsstelle im Messkreis


VT1

Thermoelement

Anschlussleitung

U = U(t) + U(VT) wobei:U: Thermospannung der Isttemperatur (T1)U(t): gemessene ThermospannungU(VT): Thermospannung der Vergleichsstelle (T2)Hinweis: U kann nicht direkt gemessen werden!

U(t)

= U

- U

(VT)

T2?T1 < > T2


Optionen der Vergleichsstelle

Kompensationsmöglichkeiten der Vergleichsstellentemperatur:1.Bekannte konstante Temperatur an der Vergleichsstelle

Mit einem Vergleichsstellenthermostat, z.B. Eisbad die entsprechende Thermospannung wird fix zum Messwert addiert Heute unüblich

2. Messung der Temperatur an der Vergleichsstelle mit einem Widerstandsthermometer (temperaturabhängiger Widerstand) die entsprechende Thermospannung wird zum Messwert addiert

Plus zwei mögliche Orte: Extern (beim Thermoelement) Intern (im Instrument)



Externe Temperaturvergleichsstelle (1)


Mit dieser externen Temperaturvergleichsstelle wird die Klemmentemperatur im Thermoelementanschlusskopf mit einem Widerstandsthermometer (Pt 100) gemessen.

Pt 100

Werkbild Endress & Hauser


Externe Temperaturvergleichsstelle (2)


VT1 T2

Thermoelement 6 adrige Cu-Anschlussleitung

U(t)

ExterneVergleichsstelle

Messung der Klemmentemperatur im Thermoelementkopf mit einem Widerstandsthermometer

6 adrige Cu-Anschlusleitung aber keine Ausgleichsleitung erforderlich

Kompensation der Vergleichsstellentemperatur im Instrument

4


Interne Temperaturvergleichsstelle (1)


Messung der Klemmentemperatur mit einem Widerstands-thermometer im Instrument (z.B. Regler).

Das Thermoelement muss bis zum Instrument in einer Ausgleichsleitung „verlängert“ werden!

Werkbild Jumo

Interne Vergleichsstelle


Interne Temperaturvergleichsstelle (2)


VT1

Interne Vergleichsstelle im Instrument „Verlängerung“ des Thermoelements bis zum Instrument mit

einer speziellen Ausgleichsleitung Kompensation der Vergleichsstellentemperatur im Instrument

Thermoelement

Ausgleichsleitung mit identischen thermo-elektrischen Eigenschaften

U(t)

T2

InterneVergleichsstelle


Worauf muss man achten?

III. Temperaturausgleichsleitung

III. Bestandteile der Temperaturmessung

Bestandteile der Temperaturmessung – III. Ausgleichsleitung

Temperaturausgleichsleitung

Ausgleichsleitung verlängert das Thermoelement bis zur Temperaturvergleichsstelle

Ausgleichsleitung hat dieselben thermoelektrischen Eigenschaften wie das Thermoelement

Verlegung getrennt von anderen Leitungen (EMV)


Werkbild Gattenbauer Messtechnik


Farbcode


Ausgleichsleitungen sind mit Farben gekennzeichnet

Es gibt verschiedene Farbkenn-zeichnungen: amerikanische, britische, französische, etc.

Wichtig für uns sind die Kenn-zeichnungen nach IEC 584 bzw. DIN 60 584 Pluspol in Farbe des Kabelmantels Minuspol ist immer weiß


Toleranzen (Grenzabweichungen)


Ausgleichsleitungen „C“ (Compensating leads) z.B. KC. Nur in Klasse 2 lieferbar!

Thermoleitungen „X“ (eXtension leads) z.B. KX. In Klasse 1 & 2 lieferbarKein Standard, teuerNicht für Typ S, R, T

Werkbild: Electronic Sensor GmbH, Heilbronn


Stückelung der Ausgleichsleitung

Stückelungen der Ausgleichsleitung Cu-Klemmen unbedenklich, solange

gleiche Temperatur? Korrosion (galvanisches Element)? Riesige Meßfehler bei Vertauschung In CQI-9 ist Stückelung verboten

(3.1.1.2) Thermoklemmen oder -stecker

Optimal keine Unterbrechungen Abschirmung (einseitig erden)



Messfehler bei Verwechslung


Beispiel Thermoelement Typ S, Ausgleichsleitung Typ KMessfehler Verwechslung ca. > +200 °CMessfehler Verwechslung plus Vertauschung ca. > -300 °CGroße Fehler auch bei Verwechslung der Thermoelemente!

IV. Instrumentierung


Welche Ausführungen und Varianten gibt es?

IV. Bestandteile der Temperaturmessung

Bestandteile der Temperaturmessung – IV. Instrumentierung

Instrumentierung

Übliche Ausführungsmerkmale: Eingang konfigurierbar Interne Vergleichsstelle Messfehler < ±0,3 % ±1 Digit Fühlerbruchüberwachung Eingangswiderstand > 1 MΩ Galvanische TrennungÜbliche Probleme nach Ersatz: Fehlende Parameter Falsche Parameter


Kalibrierung


Wie genau kann ich messen?

Kalibrierung

Wie genau können wir messen?

Bauteil Grenzabweichung Bemerkung

Thermoelement Typ K, Klasse 1

+/- 3,6 °C 0,004 x 900 = 3,6

Ausgleichsleitung Typ KCA, Klasse 2

+/- 2,5 °C Klasse 1 nicht lieferbar

Temperaturregler, Digital Messfehler < +/- 0,3% vom Messwert

+/- 2,7 °C 0,003 x 900 = 2,7

Summe der GrenzabweichungenBei Anwendung CQI-9 max. zulässig

+/- 8,8 °C+/- 5,0 °C


Am Beispiel einer Ofentemperatur von 900 °C

Die maximal mögliche Toleranz wäre für die Praxis zu groß Wir müssen unsere Messmittel kalibrieren und ggf. selektieren

Kalibrierung

Kalibrierung, Justierung, Eichung

Kalibrierung Vorgabe eines Normwerts Dokumentation der Abweichungen Kein Eingriff im Gerät! Kalibrierzertifikat

Justierung (Offset) Korrektur des Istwerts (Eingriff) Nachvollziehbare Dokumentation

Eichung Amtliche Kalibrierung (Eichamt) Eichzeugnis


Kalibrierung

Thermoelementkalibrierung

Zwei Methoden:1. Kalibrierung an Fixpunkten

Prüfofen mit Metallschmelze an einem Fixpunkt, z.B. Erstarrungspunkt ZinkEinsatz nur in staatlichen Prüfstellen (PTB) und wenigen DKD Kalibrier-stellen

2. VergleichsmethodeDie Prüflinge werden in einen Prüfofen mit bekannter Temperatur eingebracht


KompensatorKalibriertes mV-Messgerätmit bekannter Vergleichsstellen-Temperatur

Prüfofen

Ausgleichsleitung

Bild aus: http://www.temperaturblog.de/lehrbuch/thermoelement.jpg

Prüfling (Thermoelement)

Kalibrierung

Instrumentenkalibrierung

Bei der Kalibrierung eines Instruments wird die Thermospannung simuliert. Dazu wird:1. die Thermospannung am Kalibrier-

punkt nach der Grundwertetabelle bestimmt

2. die Ausgangsgröße des Kalibrators auf diesen Wert eingestellt

3. dieses elektrische Signal an das Instrument angelegt

4. die Anzeige verglichen und die Abweichung bestimmt


Grundwertetabelle

Kalibrierung

Einzel- und Multipunktkalibrierung

Messgerät„Vergleichen“

Einzelpunkt„Kalibrierung“alle 3 Monate

US-Methode.In Europa strittig, bzw. nicht empfohlen!

Kalibrator„Kalibrieren“

MultipunktKalibrierung

alle 6 Monate

unterbrochen

Quelle [AIAG]


Besondere Anforderungen der CQI-9


Was steht zu diesem Thema in der CQI-9,insbesondere wie lassen sich diese Forderungen begründen?


Kalibrierung von Thermoelementen

Alle Thermoelemente müssen kalibriert sein (3.1.2) Kalibrierung für den Temperaturbereich (3.1.2.1) Temperaturintervall max. 150 °C (3.1.2.1) Kalibriergenauigkeit besser als +/- 1,1 °C oder

+/- 0,4% (Tabelle 3.1.1) Begründung:

Toleranz ist temperaturabhängigThermospannung ist nicht linearGenormte Toleranz ist größer als in der

Praxis noch verträglich



Chargenkalibrierung Thermoelemente

Chargenkalibrierung ist zulässig (3.1.2.5) Am besten gleich mit Kalibrierzertifikat kaufen! Begründung:

Thermospannung ist Material- bzw. Chargenabhängig

Innerhalb einer Charge gibt es keine größeren Abweichungen

Kalibrierzertifikate sind teuer (und können daher umgelegt werden)


Werkbild CCPI Europe Ltd


Austauschfristen Thermoelemente

Austauschfristen (Tabelle 3.1.1) Austausch, z.B. Typ K jährlich, wenn T > 700 °C Austausch immer inklusive Schutzrohr! Dokumentation Einbaudatum (3.1.3) und alle Prüfungen

Begründung: Thermoelemente driften durch kontaminationsbedingte Alterung Kontamination auch vom Schutzrohrmaterial abhängig Drift ist im Wesentlichen temperatur- und zeitabhängig



Instrumentenkalibrierung

Alle Instrumente müssen kalibriert werden (3.2.1.1) Kalibriergenauigkeit besser als +/- 2 °C, Auflösung < = 1 °C Die Karenzzeit für die Kalibrierintervalle beträgt nur 14 Tage (3.2.1.3) Kalibrierlabel anbringen, „TÜV-Label“ ist ungenügend (3.2.5.1)

Begründung: Vergleichsstelle ist in der Regel im Instrument! Parametrierung und Linearisierung im Instrument (Auch) Elektronik driftet und/oder kann vertrimmt werden


CQI-9 konformer Kalibriersticker


Offsets

Offsetanpassung generell vermeiden (3.2.3) Offsets an Instrumenten sollen 2 °C nicht übersteigen (3.2.3.1)

Begründung Nachvollziehbarkeit muss sichergestellt sein Fehler sollen nicht eingerechnet, sondern beseitigt werden



SAT: System Genauigkeitsprüfung (1)

SAT: Systemgenauigkeit vom Thermoelement bis Instrument Unabhängige Messmittel Vergleich, keine Kalibrierung 3 zugelassene Prüfmethoden

(Probe 2x, Comperative 1x) Methode A ist die Sinnvollste Thermoelemente Prüföffnung



SAT: System Genauigkeitsprüfung (2)

Referenzmessung nach Sensor Methode A (3.3.4.1) SAT-Test im laufenden Betrieb bei Arbeitstemperatur (3.3.4) max. Differenz ±5°C (3.3.1) Prüfung ¼ jährlich (3.3.4.1.4) und nach Änderungen

Begründung: Toleranz ist temperaturabhängig SAT deckt alle Fehler im Messkreis auf SAT erkennt auch Verwechslungs- und Polaritätsfehler Toleranzen können sich addieren (größer als in der Praxis noch verträglich) Thermoelemente altern und driften Anschluss- und/oder Parametrierfehler nach Ersatz oder Änderung


Zusammenfassung


Zusammenfassung

Die Thermospannung ist abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Messpunkt und der Vergleichsstelle und der Materialzusammensetzung der Leiter

Messkreis besteht aus: Thermoelement, Ausgleichsleitung, Vergleichsstelle, Instrument

Bei Toleranzen gilt der jeweils höchste Wert, Toleranzen addieren sich

Thermoelemente driften, daher regelmäßiger Austausch CQI-9 gibt sinnvolle Standards vor Man misst eigentlich immer falsch, man sollte aber ungefähr

wissen wie viel


Temperaturmessung mit Thermoelementen

Danke


Manuskriptwünsche bitte per Email an:[email protected]

Literatur


Literatur:Klemm, R.: Thermoelemente in der industriellen Praxis. Rössel-Messtechnik GmbH, Werne, 2009[Nau, M.: Elektrische Temperaturmessung mit Thermoelementen und Widerstands-thermometern, Jumo GmbH, Fulda 2007

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Temperaturskalen und ihre Fixpunkte


Skala Kelvin Grad Celsius Grad Fahrenheit

Erfinder William Thomson

(„Lord Kelvin“)

Anders Celsius Daniel Fahrenheit

Einheitenzeichen K °C °F Absoluter Nullpunkt

0,00 K -273,15 °C -459,67 °F

Winter in Danzigim Winter 1708/09

255,37 K -17,78 °C 0,00 °F

Gefrierpunkt Wasser

273,15 K 0,00 °C 32,00 °F

Körpertemperaturnach Fahrenheit

310,93 K 37,78 °C 100,00 °F

Siedepunkt Wasser 373,15 K 100,00 °C 212,00 °F Verbreitungsgebiet weltweit weltweit USA

Temperaturskalen und ihre Fixpunkte


Temperaturskalen


Industrielle Temperaturmessung

In der industriellen Temperaturmessung haben sich verschiedene Verfahren durchgesetzt. Mechanische Verfahren:

Bimetall- und Zeigerthermometer Flüssigkeitsthermometer Gasdruckthermometer

Elektrische Verfahren: Pyrometer, Wärmebildkamera Halbleiter, insbesondere Widerstandsthermometer (bis max. 600°C) Thermoelemente (bis ca. 1.700°C)


Verfahren der Temperaturmessung


Bild: Rössel Messtechnik GmbH [Klemm]

Thermoelektrischen Spannungsreihe gegen Platin als Referenzmetall bei 100°C an der Messstelle


Bild aus Wikipedia

Thermoelement-Messkreis mit Anzeigegerät


VT1 U(t)T2Erzeugter Kreisstrom ist nicht direkt messbar

U = U(t) + U(VT) wobei:U: Thermospannung der Isttemperatur (T1)U(t): gemessene ThermospannungU(VT): Thermospannung der Vergleichsstelle (T2)Hinweis: U kann nicht direkt gemessen werden!

+

-

Material A

Material B

Cu

Cu

Umkehrung: Der Peltier Effekt


Der thermoelektrische Effekt kann auch umgekehrt werden: Wenn man zwei unterschied-

liche metallische Leiter verbindet und durch die Leiter ein Strom fließt, entsteht dort, wo sich die Metalle berühren eine thermische Differenz

Mit anderen Worten: Eine Seite wird warm, die andere kalt

Bild aus: http://www.freezefreaks.de/knowledge/TEC/technik/tectechnik.html

Thermoelemente nach DIN EN 60 584

Kennbuchstaben je Type

Unedelmetalle Type E, J, K, L, N

Edelmetalle Type S, R, B, C

Kennfarben sind genormt

Plus Schenkel in Kennfarbe


Thermopaar Typ K (NiCr-Ni)

NickeI-Chrom (+)/Nickel (-) Im Bereich von 800 - 1000°C häufig eingesetzt, auch für den

unteren Temperaturbereich geeignet Preisgünstig, breiter Anwendungsbereich Maximale Dauerbetriebstemperatur 1.000 °C über 850°C kann es durch Oxidation zu irreversiblen

Veränderungen kommen, die zu bleibenden Messabweichungen führen

Vergleichsweise geringere Stabilität zwischen 250°C und 600°C als die anderen unedlen Thermopaare

Langzeitdrift-Probleme


Thermopaar Typ N (NiCrSi-NiSi)

Der Newcomer! Nickel-Chrom-Silizium/Nickel-Silizium (Nicrosil-Nisil) Preisgünstig, breiter Anwendungsbereich Kann teilweise edle Elemente ersetzen. Maximale Dauerbetriebstemperatur 1.100 °C Ähnliche thermoelektrischen Eigenschaft wie Typ K, aber ohne

dessen Schwächen keine oxidationsbedingte Drift, geringere Hysterese und Instabilität

Grundsätzlich ein höherwertigeres Thermopaar im Vergleich zu den anderen unedlen Typen


Alterung und Drift

Thermoelemente unterliegen während ihrer Anwendung einer unvermeidbaren irreversiblen Veränderung, i.d.R. „Drift“ oder „Alterung“ genannt

Drift entsteht im Wesentlichen durch Kontamination der Thermoelemente Reine Materialien wie Fe, Cu und Pt driften durch Eindiffundieren von

Fremdatomen NiCr – Schenkel reagieren empfindlich auf eindiffundierten Schwefel und

Wasserstoff Grünfäule tritt in NiCr – Legierungen im Temperaturbereich ab ca. 800 –

1000 °C unter sauerstoffarmer oder reduzierender Atmosphäre auf Drift ist nicht zuletzt vom Schutzrohrmaterial abhängig

Drift kann zu großen Messfehlern führen, z.B. Typ „K“, in hitzebeständigen Metallrohr nach zwei Jahren Einsatz bei 900 °C Drift von -25K

Eine Vorhersage der Drift ist praktisch nicht möglich Thermoelemente inklusive Schutzrohr nach 1-2 Jahren austauschen (CQI-9)


Klassische Temperaturvergleichsstelle

Klassische Methode der Vergleichsstelle mit konstanter Temperatur: Verwendung eines „Eisbades“Vorteile: hervorragende Stabilität bekannte Temperatur einfache Realisierbarkeit?In vielen Kalibrierlabors wird diese Art der Vergleichsstelle nach wie vor angewendet


In heutigen Temperaturreglern/ Schreibern wird die Vergleichsstellentemperatur mit einem zweiten Temperatursensor erfasst und kompensiert

Thermoelementkalibrierung Unedelmetall


Abkürzungen:D: Kalibierungen mit DKD-ZertifikateW: Werkskalibrierungen des Kalibrierlabors

Kalibrierung an Tripelpunkten

Der Tripelpunkt (auch Dreiphasenpunkt) ist der Zustand an dem drei Phasen eines Stoffes (z.B. fest, flüssig, gasförmig) im Gleichgewicht sind Der Tripelpunkt wird durch Druck und Temperatur bestimmt Das bedeutet zum Beispiel für Wasser, dass Wasserdampf, flüssiges

Wasser und Eis gleichzeitig vorkommen und sich die Mengenverhältnisse der drei Phasen am Tripelpunkt nicht ändern

Die Eindeutigkeit des Tripelpunktes liefert besonders gute Temperatur-Fixpunkte für Skalen von Thermometern: eine wichtige Anwendung bei der Kalibrierung von Temperaturmessgeräten

Gängige Tripelpunkts-Temperaturangaben sind zum Beispiel: Quecksilber: 234,31560 K; −38,83440 °C bei 1,65*10-4 Pa Wasser: 273,16000 K; 0,01000 °C bei 611,657 ± 0,010 Pa


Typische Fehler und ihre Auswirkungen

Anzeige zeigt ca. Raumtemperatur an: Thermoelement oder Leitung kurz geschlossen

Anzeige zeigt Maximaltemperatur oder High-Alarm an: Thermoelement oder Leitung unterbrochen

Angezeigte Temperatur deutlich zu hoch; Anzeige driftet: a) Polarität der Ausgleichsleitung im Anschlusskopf vertauscht b) Falsche Ausgleichsleitung (siehe Tabelle)

Deutlich zu hohe oder zu niedrige Anzeige: a) Falscher Thermoelementtyp oder Regler b) Falsche Ausgleichsleitung bzw. verpolt angeschlossen (siehe Tabelle).

Alle Anzeigen um einen festen Betrag zu hoch oder zu niedrig: Falsche Vergleichsstellentemperatur

Alle Anzeigen korrekt, driften aber langsam: Vergleichsstellentemperatur nicht konstant


Beispiel SAT-Report

Der SAT-Report muss enthalten: Identifikation Regelthermoelement Identifikation Prüfthermoelement Identifikation Prüfinstrument Datum und Zeit der Prüfung Messwert am Regelinstrument Messwert am Prüfinstrument Korrekturfaktoren Errechnete Differenz Befund Namen (Prüfer und WBH)


Erlaubte Diffe

renz +/-

5 °C

(Methode A)

temperaturmessung mit thermoelementen

Engineering