Frank Bernhard

Application of Binary Alloys in Miniature Fixed‐Point Cells as Secondary Fixed Points in the Temperature Range from 500 °C to 660 °C

In this paper, some special features found during phase transformations of binary alloys which can influence their potential utilization as reproducible temperature fixed points are described. Furthermore, some experiences gained when applying alloys as phase transformation materials in miniature fixed‐point cells are presented. For a number of selected binary alloys, some investigations have been carried out for determining their melting and solidification temperatures as well as their reproducibility under laboratory conditions. In addition, substantial results are presented concerning the influence of the mixing ratio on the phase transformation plateaus which can be measured using miniature fixed‐point cells. So far, miniature fixed‐point thermocouples with binary alloys as fixed‐point material have been successfully applied, even under industrial conditions, for realizing an automatic single‐point recalibration of the temperature measurement system, with even a multiple‐point recalibration being possible when special alloys are used.In this paper, some special features found during phase transformations of binary alloys which can influence their potential utilization as reproducible temperature fixed points are described. Furthermore, some experiences gained when applying alloys as phase transformation materials in miniature fixed‐point cells are presented. For a number of selected binary alloys, some investigations have been carried out for determining their melting and solidification temperatures as well as their reproducibility under laboratory conditions. In addition, substantial results are presented concerning the influence of the mixing ratio on the phase transformation plateaus which can be measured using miniature fixed‐point cells. So far, miniature fixed‐point thermocouples with binary alloys as fixed‐point material have been successfully applied, even under industrial conditions, for realizing an automatic single‐point recalibration of the temperature measurement system, with even a multiple‐point recalibration being poss...

Grundlagen der Temperaturmesstechnik

Zu den in diesem Kapitel behandelten Grundlagen gehoren im Abschnitt 2.1 die Definitionen der thermodynamischen Temperatur aus dem Carnotschen Kreisprozess, nach Planck und der kinetischen Gastheorie sowie ihrer Einheit Kelvin, ferner der fur die Messpraxis wichtige sogenannte 0. Hauptsatz der Thermodynamik und die Charakterisierung der Temperatur als intensive Messgrose.

Dynamisches Verhalten von Berührungsthermometern in Flüssigkeiten und Gasen

Im Abschnitt 6.1 werden die wichtigsten Begriffe und die Anwendung von Kennwerten zum dynamischen Verhalten fur zwei typische Anwendungsfalle beschrieben: Messung stationarer Temperaturen (Sprungantwort, Ubergangsfunktion, Zeitkonstante, Zeitprozent-Kennwerte), Messung zeitlich veranderlicher Temperaturen (Frequenzgang, Grenzfrequenz und Ubertragungsfunktion). Auserdem werden die Ursachen des dynamischen Verhaltens und die Einflussfaktoren darauf dargestellt.

Temperaturmessung mit Berührungsthermometern in Flüssigkeiten und Gasen

Im Abschnitt 5.1 werden ausgehend von den speziellen Messbedingungen in Flussigkeiten und Gasen (Fluide) typische Messsituationen und Messaufgaben beschrieben und danach die relevanten Einflussfaktoren auf die Sensortemperatur und die Ursachen fur thermisch bedingte Messfehler bei Temperaturmessungen in stromenden Gasen und Flussigkeiten behandelt.

Kalibrierung von Berührungsthermometern

Fur bestimmte Anwendungszwecke mussen Thermometer oder Temperatursensoren vor ihrem Einsatz zugelassen, gepruft, geeicht bzw. kalibriert sein, um Forderungen zur Prufmitteluberwachung in Qualitatsmanagementsystemen oder Vorgaben im gesetzlichen Meswesen zu entsprechen. Viel haufiger wird jedoch die Einhaltung bestimmter Mesunsicherheiten nachzuweisen sein.

Spezielle elektrische Temperaturmessverfahren

Der Abschnitt 11.1 behandelt mit der Nyquist-Gleichung die physikalische Grundlage der Rausch-Temperaturmessung als primares Messverfahren fur die thermodynamische Temperatur, ferner die Grose der Rauschspannung sowie die erforderliche Messzeit in Abhangigkeit von der Messunsicherheit. Anschliesend werden die direkten und die indirekten Rauschspannungsmessungen sowie die Rauschleistungsmessungen erlautert. Besondere Bedeutung kommt dabei den Vergleichsverfahren und der Korrelationstechnik zu. Abschliesend werden Ausfuhrungen von Rauschthermometern fur den Hoch- und Tiefsttemperaturbereich beschrieben.

Tabellen zur Temperaturmesstechnik

Das Kapitel 16 enthalt ausfuhrlichere Tabellen mit kleineren Schrittweiten zu Kapitel 6 - Dynamisches Verhalten von Beruhrungsthermometern in Flussigkeiten und Gasen, Kapitel 9 - Widerstandsthermometer, Kapitel 10 - Thermoelemente und Kapitel 13 - Strahlungstemperaturmesseung.

Dynamisches Verhalten von Berührungsthermometern in Fluiden

Unter dem dynamischen Verhalten (Zeitverhalten) eines Beruhrungsthermometers versteht man die Abhangigkeit des zeitlichen Verlaufs der Ausgangsgrose bzw. der Anzeige vom zeitlichen Verlauf der Temperatur des Mesobjektes oder -mediums TM(t) [6-1]. Der haufig fur eine Messung zeitlicher Mesgrosenanderungen benutzte Begriff der dynamischen Messung [3–15] sollte nur verwendet werden, wenn eine (quasistationare) Grose uber einen zeitabhangigen Vorgang bestimmt wird, z.B. bei der Messung einer elektrischen Kapazitat uber die Entladezeitkonstante bei bekanntem Widerstand, Warmeleitfahigkeits-Messungen mit Heizdrahten [6-2] oder nach der Laser-Flash-Methode [6-3], Berechnung von stationaren Endwerten aus Teilen einer Sprungantwort (→ Abschn. 6.10.3 – 6.10.5).

Temperaturmessung mit Berührungsthermometern an Festkörpern

Im allgemeinen Fall mus von Warmequellen und Warmesenken in einem Festkorper oder Schuttgut (Mesobjekt) sowie von einem Warmetransport zwischen Mesobjekt und einer Umgebung anderer Temperatur ausgegangen werden. Ergiebigkeit und ortliche Verteilung von Warmequellen bzw. -senken, eine Ortsabhangigkeit der Warmeleitfahigkeit sowie ortsund temperaturabhangige Warmeubergangsbedingungen sowie die gesamte Geometrie des Festkorpers beeinflussen die Ausbildung von stationaren und instationaren Temperaturfeldern. Im Bild 4.1 ist eine vereinfachte Situation grafisch dargestellt.

Grundlagen der Temperaturmeßtechnik

Die thermodynamische Temperatur ist eine der Basisgrosen des internationalen universellen Grosensystems SI (→ Tabelle 2–1). Ihre Einheit — das Kelvin — ist dementsprechend eine der Basiseinheiten [2–1] und ist wie die Einheiten der Zeit und der Masse unabhangig von anderen Grosen definiert [2–2].