Zur Temperaturmessung elektrischer Berührungsthermometer:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
Wissenschaftsverl.
2005
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| adam_text | ZUR TEMPERATURMESSUNG ELEKTRISCHER BERUEHRUNGSTHERMOMETER VON DER
FAKULTAET FUER MASCHINENBAU, VERFAHRENS- UND ENERGIETECHNIK DER TU
BERGAKADEMIE FREIBERG GENEHMIGTE HABILITATIONSSCHRIFT ZUR ERLANGUNG DES
AKADEMISCHEN GRADES DOKTOR-INGENIEUR HABILITATUS (DR.-ING. HABIL.)
VORGELEGT VON DR.-ING. KLAUS IRRGANG GEBOREN AM 22.06.1950 IN ARNSTADT
EINGEREICHT AM 25.11.2003 GUTACHTER: UNIV.-PROF. DR.-ING. HABIL. ULRICH
GROSS PROF. DR. RER. NAT. HABIL. LOTHAR MICHALOWSKY PRIV.-DOZ. DR.-ING.
HABIL. ROLAND SUESSE TAG DER VERLEIHUNG: Q G INHALTSVERZEICHNIS
FOROELZEICHEN 1 U, 7 1. EINFUEHRUNG UND UEBERSICHT 11 2. GESCHICHTE DER
ELEKTRISCHEN BERUEHRUNGSTHERMOMETRIE 15 3. TEMPERATURDEFINITION UND
TEMPERATURSKALIERUNG 17 3.1 DIE THERMODYNAMISCHE TEMPERATURSKALIERUNG 17
3.2 BERUEHRENDE THERMODYNAMISCHE TEMPERATURMESSVERFAHREN 20 3.3 DIE
INTERNATIONALE TEMPERATURSKALA VON 1990 *ITS-90 23 4. ELEKTRISCHE
BERUEHRUNGSTHERMOMETER 25 4.1 KLASSIFIZIERUNGEN 25 4.1.1 OBERSICHT 25
4.1.2 BAUFORMEN UND BESTANDTEILE 27 4.1.2.1 ALLGEMEINES 27 4.1.2.2
ANLEGE-TEMPERATURFUEHLER 29 4.1.2.3 EINSTECK-TEMPERATURFUEHLER 32 4.1.2.4
EINTAUCH-TEMPERATURFUEHLER 34 4.1.2.5 TEMPERATURMESSPENDEL UND
GEHAEUSE-TEMPERATURFUEHLER 37 4.1.2.6 HOCH-TEMPERATURFUEHLER 38 4.1.2.7
HAND-TEMPERATURFUEHLER 39 4.1.2.8 TEMPERATURMESSMODULE 40 4.2
WIDERSTANDSTHERMOMETER 42 4.2.1 PRIMAERER TEMPERATURSENSOR:
TEMPERATURMESSWIDERSTAND 42 4.2.2 METALLISCHE TEMPERATURMESSWIDERSTAENDE
44 4.2.2.1 NICKELMESSWIDERSTAENDE 44 4.2.2.2 PLATINMESSWIDERSTAENDE 45
4.2.2.2.1 DIE TEMPERATUR-WIDERSTANDS-CHARAKTERISTIK 45 4.2.2.2.2
ZULAESSIGE TOLERANZEN FUER PLATINMESSWIDERSTAENDE NACH EN 60751 / DIN IEC
751 47 4.2.2.2.3 PRAKTISCH ERWEITERTE TOLERANZKLASSEN UND KENNWERTE 48
4.2.2.2.4 MATERIAL- UND KONSTRUKTIONSBEDINGTE KENNLINIENAENDERUNGEN 49
4.2.2.3 MESSSTROM UND EIGENERWAERMUNG 54 4.2.2.4 SENSORBAUFORMEN 55
4.2.2.4.1 KERAMIKMESSWIDERSTAENDE 55 4.2.2.4.2 GLASMESSWIDERSTAENDE 56
4.2.2.4.3 SCHICHTMESSWIDERSTAENDE (FLACHMESSWIDERSTAENDE) 57 4.2.2.4.4
FOLIENMESSWIDERSTAENDE 58 4.2.2.4.5 BANDMESSWIDERSTAENDE 58 4.2.2.4.6
NUTENMESSWIDERSTAENDE 59 4.2.3 HALBLEITENDE TEMPERATURMESSWIDERSTAENDE 60
4.2.3.1 OBERBLICK 60 4.2.3.2 NTC-TEMPERATURSENSOREN - HEISSLEITER 60
4.2.3.2.1 DEFINITION 60 4.2.3.2.2 AUFBAU UND BAUFORMEN 61 4.2.3.2.3
KENNWERTE 62 4.2.3.2.4 SONDERAUSFUEHRUNGEN VON NTC-MESSWIDERSTAENDEN 65
4.2.3.3 PTC-TEMPERATURSENSOREN - KALTLEITER 65 4.2.3.4
SILIZIUMMESSWIDERSTAENDE 66 4.2.3.4.1 DEFINITION UND WIRKUNGSPRINZIP 66
4.2.3.4.2 WIDERSTANDS-TEMPERATUR-ABHAENGIGKEIT 67 4.2.3.4.3 APPLIKATIONEN
UND BAUFORMEN 67 INHALTSVERZEICHNIS 4.2.4 THERMOMETERBAUGRUPPEN UND
SYSTEMFAMILIEN 68 4.2.4.1 EINLEITUNG 68 4.2.4.2
WIDERSTANDSTHERMOMETERSYSTEME IN DER INDUSTRIEAUTOMATION 68 4.2.4.2.1
FUEHLER NACH EN-NORM 68 4.2.4.2.2 FUEHLER NACH AMERIKANISCHEM STANDARD 71
4.2.4.2.3 FUEHLER FUER DIE LEBENSMITTEL-/GETRAENKEINDUSTRIE 72 4.2.4.2.4
THERMOMETRISCH-MODULARES GERAETESYSTEM, THERMALE MIKROMODULE 75 4.2.4.3
WIDERSTANDSTHERMOMETERSYSTEME IN DER GEBAEUDEAUTOMATION (TGA) 76
4.2.4.3.1 UEBERBLICK UND STANDARDAUSFUEHRUNGEN 76 4.2.4.3.2 PRIMAERSENSOREN
DER TGA IM VERGLEICH 78 4.2.4.3.3 THERMISCHE EIN- UND ANBAUPROBLEME 79
4.2.4.3.4 SPEZIFISCHE APPLIKATIONEN FUER WAERMEZAEHLUNG, SOLARTECHNIK UND
RAUMKLIMATISIERUNG; SONDERLOESUNGEN 81 4.2.4.4 WIDERSTANDSTHERMOMETER IN
AUTOMOTIVEN SYSTEMEN 88 4.2.4.4*. 1 NTC-FUEHLER FUER DEN MITTLEREN
TEMPERATURBEREICH (BIS 200C) 88 4.2.4.4.2 ABGASTEMPERATURFUEHLER 88
4.2.4.5 MESSEINSAETZE 90 4.2.4.5.1 STANDARDMESSEINSATZ 91 4.2.4.5.2
MANTELMESSEINSATZ 91 4.2.4.5.3 SONDERAUSFUEHRUNGEN 92 4.2.4.6 METALLISCHE
SCHUTZROHRE UND SCHUTEHUELSEN 92 4.2.4.6.1 EINTEILUNG DER METALLISCHEN
SCHUTZROHRE 92 4.2.4.6.2 MECHANISCH VERFORMTE SCHUTZROHRE 94 4.2.4.6.3
THEORETISCHE GRUNDLAGEN ZUR BERECHNUNG DER MECHANISCH-THERMISCHEN
FESTIGKEIT VON THERMOMETERSCHUTZROHREN 95 4.2.4.6.4 BELASTUNGSDIAGRAMME
98 4.2.4.6.5 GEBRAEUCHLICHE METALLISCHE SCHUTZROHRWERKSTOFFE 99 4.3
THERMOELEMENTE 100 4.3.1 EINLEITUNG, MESSPRINZIP UND BESTANDTEILE 100
4.3.1.1 OBERBLICK 100 4.3.1.2 ERLAEUTERUNG DER WIRKUNGSPRINZIPIEN 101
4.3.2 TECHNISCHE THERMOPAARUNGEN 103 4.3.2.1 PTRH-SYSTEME 103 4.3.2.2
CUNI-SYSTEME 104 4.3.2.3 NICR-SYSTEME 104 4.3.2.4 AUFE-SYSTEME
(TIEFTEMPERATURELEMENTE) 105 4.3.2.5 MO-, W-, RE-SYSTEME
(HOCHTEMPERATURELEMENTE) 106 4.3.3 STANDARDISIERTE THERMOELEMENTE 107
4.3.3.1 UEBERSICHT, TEMPERATURGRENZEMPFINDLICHKEITEN 107 4.3.3.2
ZULAESSIGE ABWEICHUNGEN 108 4.3.3.3 ABWEICHUNGEN ZWISCHEN DIN 43710 UND
IEC 584/1 108 4.3.3.4 AUSGLEICHSLEITUNGEN NACH DIN UND IEC 109 4.3.4
AUSFUEHRUNGSFORMEN DER MESSSTELLE, VERSCHALTUNGEN 111 4.3.4.1 EINFACHE
THERMODRAHTELEMENTE 111 4.3.4.2 THERMOKOAXELEMENTE 112 4.3.4.3
THERMOELEKTRISCHE MODULE 112 4.3.4.4 DIFFERENZTHERMOELEMENTE 113 4.3.4.5
TENDENZTHERMOELEMENTE 113 4.3.4.6 STUFENELEMENTE 115 4.3.4.7
MEHRFACHTHERMOELEMENTE 115 4.3.4.8 MITTELWERTTHERMOELEMENTE 116 4.3.5
VERGLEICHSSTELLE 117 4.3.6 THERMOELEMENTSYSTEMAUSFUEHRUNGEN 117 4.3.6.2
HOCHTEMPERATURTHERMOELEMENTE MIT KERAMISCHEM SCHUTZROHR 119 4.3.6.3
EINSATZTHERMOELEMENT MIT BAJONETTSYSTEM 120 4.3.6.4 THERMOELEMENTE FUER
METALL-SCHMELZEN UND SALZBAEDER 121 4.3.6.5 THERMOELEMENTE FUER STROEMENDE
GASE BEI MITTLEREN UND HOEHEREN TEMPERATUREN 122 4.3.7 MINERALISOLIERTE
MANTELTHERMOELEMENTE 123 4.3.7.1 AUFBAU UND HERSTELLUNGSTECHNOLOGIE 123
4.3.7.2 APPLIKATIONEN 125 INHALTSVERZEICHNIS 5 FAKTOREN MIT EINFLUSS AUF
DIE MESSGENAUIGKEIT 127 5.7 DIE TEMPERATURMESSKETTE 127 5.2
LANGZEITVERHALTEN UND HYSTERESE 129 5.2.1 ALLGEMEINES DRIFTVERHALTEN DER
SENSOREN 129 5.2.2 DRIFTVERHALTEN VON PT-WIDERSTANDSTHERMOMETERN 129
5.2.3 HYSTERESEEFFEKTE VON PLATINSENSOREN IM TIEFTEMPERATURBEREICH 132
5.2.4 DRIFT VON PT-RH-THERMOELEMENTEN 132 5.3 MESS- BZW.
ANSCHLUSSLEITUNGEN 133 5.3.1 EINFLUSS DER ZULEITUNG VON
WIDERSTANDSTHERMOMETEM 133 5.3.1.1 ZWEI-, DREI-UND VIERLEITERSCHALTUNG
133 5.3.1.2 SCHALTUNGEN FUER MEHRPUNKTSENSOREN 136 5.3.1.3
DIFFERENZSCHALTUNGEN UND BRUECKENSCHALTUNGEN 137 5.3.2
THERMOELEMENTANSCHLUSS 138 5.3.2.1 ALLGEMEINE FEHLEREINFLUESSE DURCH
AUSGLEICHSLEITUNG UND VERGLEICHSSTELLE 138 5.3.2.2 DIE
VERGLEICHSSTELLENKOMPENSATION 139 5.4 ISOLATIONSWIDERSTAND 139 5.4.1
ISOLATIONSWIDERSTAENDE BEI WIDERSTANDSTHERMOMETERN 139 5.4.2
ISOLATIONSBEDINGTE WIDERSTANDSMESSFEHLER BEI DIREKTEN
OBERFLAECHENTEMPERATUR- MESSUNGEN UND SENSORKONFEKTION IN ELEKTRISCH
LEITENDEN STOFFEN 141 5.4.3 ISOLATIONSWIDERSTAND BEI THERMOELEMENTEN UND
MANTELTHERMOELEMENTEN 143 5.4.4 MESSUNG DES ISOLATIONSWIDERSTANDES 145
5.5 PARASITAERE THERMOSPANNUNGEN 146 5.5.1 THERMOEFFEKTE IM
WIDERSTANDSMESSKREIS 146 5.5.2 STOERENDE THERMOSPANNUNGEN IM
THERMOELEKTRISCHEN KREIS 148 5.6 EIGENERWAERMUNG VON
WIDERSTANDSTHERMOMETERN 149 5.7 ZEITLICHE VERZOEGERUNG DES
TEMPERATURMESSSIGNALS 150 5.7.1 ALLGEMEINES 150 5.7.2 DIE
OBERGANGSFUNKTION UND DER TW-KENNWERT 151 5.7.3 DIE
OBERTRAGUNGSFIINKTION 152 5.7.4 EXPERIMENTELLE ERMITTLUNG DER
ZEITKONSTANTEN 153 5.7.5 EINFLUSS DER WAERMEUEBERGANGSBEDINGUNGEN 153 5.8
STATISCH-THERMISCHE EIN- UND ANBAUFAKTOREN 154 5.8.1 EINLEITUNG 154
5.8.2 ABSCHAETZUNGEN THERMISCHER EINFLUESSE MITTELS KOPPLUNGSFAKTOREN 156
5.8.3 KORREKTURMASSNAHMEN GEGEN STATISCH-THERMISCHE EINFLUESSE BEI
EINTAUCHFUEHLERN 157 5.8.3.1 UEBERBLICK 157 5.8.3.2 KONSTRUKTIVE MASSNAHMEN
UND MONTAGERICHTLINIEN 158 5.8.3.3 MATHEMATISCHE UND
MATHEMATISCH-KOMBINATORISCHE KORREKTURMASSNAHMEN 159 5.8.4
FOULING-EINFLUSS 163 5.9 ELEKTROMAGNETISCHE EINFLUESSE UND ERDSCHLEIFEN
164 5.10. TEMPERATURFELDABHAENGIGER THERMOELEKTRISCHER
INHOMOGENITAETSEINFLUSS 165 5.11 EINFLUSS DER MESSWERTVERARBEITUNG 168
5.12 AUSWIRKUNGEN RADIOAKTIVER BESTRAHLUNGEN 168 6. TENDENZEN IN DER
TEMPERATURMESSTECHNIK UND AUSBLICK 169 6.1. ALLGEMEINE TRIEBKRAEFTE 169
6.2. TRENDS IM BAUTEIL-UND SENSORBEREICH 169 6.3. TENDENZEN BEI
MESSVERFAHREN UND AUSWERTETECHNOLOGIE 171 6.4 THEORETISCHE UND
METROLOGISCHE GRUNDLAGENFORSCHUNG 173 6.5 FAZIT 173 INHALTSVERZEICHNIS
LITERATURVERZEICHNIS 175 ANHANG 183 KENNWERTE VON THERMOELEMENTEN TYP E,
T. J. K. N. S.RUNDB NACH EN 60584 183 KENNWERTE NACH EN 60751 (-50 C...
250 C) 184 KENNWERTE NACH EN 60751 (260 C... 600 C) 185 UEBERSICHT
UEBER RELEVANTE NORMEN UND STANDARDS 186
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