Temperatur

Thermoelement

Wie geht das?

Messung mit Thermoelementen

Ist in einem elektrischen Leiter ein Temperaturgefälle vorhanden, erzeugt der Wärmefluss einen Elektronenfluss und eine EMK wird in diesem Bereichgeneriert. Die Größe und Richtung der EMK (Elektromotorische Kraft) wird von Größe und Richtung des Temperaturgefälles und dem Material des elektrischen Leiters bestimmt (Seebeck Effekt). Die Spannung an den Enden des Leiters ist die Summe der in diesem Leiter erzeugten Einzel-EMK's.

In einem Thermoelement der Praxis werden daher zwei Materialien (Thermopaar)mitunterschiedlichen EMK/Temperatur - Charakteristika kombiniert, um eine brauchbare Ausgangsspannung zu erzielen.

·      Messstelle

·      Thermopaar

·      Ausgleichsleitung

·      Vergleichsstelle

·      Kupferleitung

Es wird die EMK, erzeugt von der Temperaturdifferenz zwischen der Messtemperatur und der Temperatur der Sog. Freien Enden der Thermoschenkel, die sich u.U. im Anschlusskopf befinden, gemessen. Da der Anschlusskopf in den meisten Fällen Temperaturschwankungen ausgesetzt ist, müssen diese Temperaturen entweder mit Hilfe des Kopftransmitters erfasst werden (interne Temperaturkompensation)oder die weiterführende elektrische Leitung muss die gleichen thermoelektrischen Eigenschaften aufweisen wie das Thermopaar selbst. Dieses Bindeglied ist die Ausgleichs- bzw. Thermoleitung.

Die jenige Stelle, an der das Auswertegerät angeschlossen ist, bzw. die Referenztemperaturerfasst wird, ist die Vergleichsstelle.

Wie bereits zuvor erläutert, erzeugt das Thermopaar ein Signal, das sich auf die Temperaturen der zwei Verbindungsstellen bezieht. Damit das Ganze als Absolutwertmessung funktioniert, muss die Vergleichsstelle entweder gemessen und entsprechend korrigiert werden, oder sie muss auf einer bekannten Temperaturkonstantgehalten werden. Eine Möglichkeit für die letztere Version (noch häufig in Laboratorien in Gebrauch) ist das Eintauchen der Vergleichsstelle in ein Gefäß mit schmelzendem Eis.

Abb.: Vergleichsstelle

Im industriellen Einsatz hat sich bewährt, die Temperatur der Vergleichsstelle mit einem Temperaturfühler zu erfassen, und mittels der Elektronik des Auswertegerätes entsprechend zu korrigieren.

Thermoelementwerkstoffe

Nahezu alle elektrischen Leiter haben thermoelektrische Eigenschaften. In internationalen Standards sind die Werkstoffe zur Temperaturmessung festgelegt. Thermopaare(Thermoelemente)sind für Temperaturbereiche von -270 bis über 2300°C verfügbar.

Die standardisierten Thermoelemente sind in dreiunterschiedliche Klassen eingeteilt .Die Grenzabweichungen der Thermospannungen gelten für ein Thermopaar mit Leitern, üblicherweise von 0,25 bis 3mm Æ , unter der Voraussetzung, dass die Vergleichsstelle 0 °C ist, und die Messstelle der entsprechenden Temperatur ItI ausgesetzt ist. Üblicherweise wird im industriellen Bereich die Klasse 2verwendet. Nachfolgend die Auflistung der Grenzabweichungen nach DIN EN 60584T.2

Toleranzklasse gemäß: Europäische Norm EN 60584-2 : 1996

Hochgenaue Messungen

Der Fakt, dass das Ausgangssignal eines Thermoelementes das Ergebnis einer räumlichen Entfernung mit Temperaturgradienten ist, birgt wichtige Implikationen, wenn hohe Genauigkeit gefragt ist. Es ist für hoch genaue Messungen erforderlich, jedes Thermoelement für sich gegen eine -besser mindestens drei - bekannte Bezugstemperaturen zu kalibrieren. Diese Kalibration kann in einem Flüssigkeitsbad oder einem Ofen mit Isothermen Konditionen erfolgen.

Abb. Thermonormen für Ausgleichsleitung

Schutzrohrwerkstoffe

Eine Auswahl:

Alle Angaben ohne Gewähr

Es gibt noch mehr Arten von Schutzrohren, Rufen Sie uns an, wir können Ihnen hier sicherlich weiterhelfen.