Auswahl des geeigneten Temperaturfühlers

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Autor: Hans-Jürgen Schwarz

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Abstract

Die Kriterien zur Auswahl des für die jeweilige Messaufgabe geeigneten Temperatursenors werden dargestellt.

Einleitung

Abbildung 1 - Einsatztemperaturen der verschiedenen T-Messfühler (Ahlborn 2003)

Welche Art von Temperaturfühler für die jeweilige Messanwendung die Geeigneteste ist, hängt von der Messaufgabe ab. Heutzutage stehen in der Regel Thermoelement, Widerstandsthermometer und Strahlungsthermometer zur Auswahl. Als grundsätzliche Regel ist festzuhalten:

  • Thermoelementfühler sind sehr schnell und haben einen großen Messbereich.
  • Widerstandsfühler sind langsamer aber genauer.
  • NTC- Fühler sind schnell, genau, haben aber einen eingeschränkten Messbereich.
  • Infrarotfühler berühren das Messobjekt nicht, haben sehr kleine Zeitkonstanten, sind aber vom Emissionsgrad abhängig (für absolut richtige Werte von Bedeutung).


Die Auswahl des Temperatursensors erfolgt nach folgenden Kriterien:

  • Messbereich
  • Genauigkeit
  • Messort-Bauform
  • Ansprechzeit
  • Beständigkeit


Zeitverhalten

Eine wichtige Kenngröße bei der Temperaturmessung ist das dynamische Übertragungsverhalten der Sensoren [Bernhard:2003]Titel: Technische Temperaturmessung. Physikalische und messtechnische Grundlagen, Sensoren und Messverfahren, Messfehler und Kalibrierung
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. Einfach ausgedrückt: Wie lange dauert es, bis ein Sensor bei einem Temperaturwechsel die richtige Temperatur anzeigt. Definiert werden hier die beiden Größen T0.5 und T0.9 nach DIN 16160, d. h. die Zeit, die der Messfühler braucht um bei einer T-Veränderung 50% bzw. 90% des zu messenden Wertes zu erreichen.


Tabelle 1: Zeitverhalten für PT-Messelemente
Response Time in Air (v = 1 m/s) in Water (v = 0,4 m/s)
M-FR 828 t0.5 = 12.3 s; t0.9 = 39.5 s t0.5 = 0.9 s; t0.9 = 2.7 s
M-FR 845 t0.5 = 24.8 s; t0.9 = 78.8 s t0.5 = 1.5 s; t0.9 = 4.6 s


Messung von Oberflächentemperaturen

Bei der Ermittlung von Oberflächentemperaturen von Gebäudeteilen taucht das Problem auf, dass der Messfühler einen möglichst innigen Kontakt zu der zu erfassenden Oberfläche haben muss, was üblicherweise bei Putzen und anderen mineralischen Baustoffen nur sehr schlecht möglich ist. Zudem entzieht dieser Kopf der zu messenden Umgebung um so mehr Wärme, je massiver er ist und kann somit das Messergebnis verfälschen. Da auch hier eine gewisse Zeit bis zur Angleichung verstreichen muss, hat es sich bewährt, kleinflächige Messfühler anzukleben und diese dann nach dem Abbinden mit einem Handgerät abzufragen. Diese Fühler mit einer Oberfläche von einem knappen Quadratzentimeter sind klein genug, um in fast allen Fällen die durch die Verklebung mögliche Schädigung der Oberfläche tolerieren zu können. Thermoelementfühler sind schnell und haben einen großen Messbereich. Widerstands- und NTC-Fühler sind langsamer aber genauer.

Durch den berühungslosen Messvorgang mit einem Infrarotthermometer wird dem Objekt keine Wärme entzogen, so dass diese Art einer möglichen Verfälschung entfällt.


Literatur

[Bernhard:2003]Bernhard, Frank (Hrsg.) (2003): Technische Temperaturmessung. Physikalische und messtechnische Grundlagen, Sensoren und Messverfahren, Messfehler und Kalibrierung, Springer, BerlinLink zu Google Scholar