Silke Augustin

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...

Bestimmung der Messunsicherheit dynamischer Kennwerte von Berührungsthermometern in strömender Luft

Zusammenfassung Bei der Messung mit Berührungsthermometern treten statische und dynamische thermische Messabweichungen auf. Der Wert und der zeitliche Verlauf dieser Abweichungen werden u.a. beeinflusst durch Wärmetransportvorgänge im Thermometer, zwischen Sensor, Einbauwand und Umgebung sowie dem zu messenden Medium. Zusätzlich wirken sich verschiedene Einflussgrößen auf die primäre Abbildungsgröße der Temperatur (z. B. Widerstand, Thermospannung) und weitere Störgrößen in der Messkette auf den Messwert aus. Während die Messunsicherheit bei der Bestimmung der statisch-thermischen Messabweichung immer eine große Rolle gespielt hat, wird sie bei der Ermittlung der dynamischen Kennwerte kaum betrachtet. Im Beitrag werden die Einflussfaktoren, die sich auf die dynamischen Kennwerte der Berührungsthermometer auswirken, näher beleuchtet.

Dynamisches Verhalten von Berührungsthermometern unter Berücksichtigung der Temperaturabhängigkeit der Materialdaten – Erweiterung der VDI/VDE-Richtlinie 3522

Zusammenfassung Schon in Publikationen der 80er und 90er Jahre wurde auf die Temperaturabhängigkeit der dynamischen Kennwerte von Berührungsthermometern verwiesen [1,2,3]. Diese Untersuchungen wurden durch die Autoren aufgegriffen [4] und bei der Überarbeitung der VDI/VDE-Richtlinie 3522 „Dynamisches Verhalten von Berührungsthermometern“ berücksichtigt. Die Erweiterung der Temperatureinsatzgrenzen von Temperaturfühlern (z. B. in der Automobil- und Kraftwerksindustrie) infolge von Wirkungsgrad- und Prozessoptimierungen erforderte eine Neufassung dieser Richtlinie, um auch das dynamische Verhalten von Temperaturfühlern bei hohen Temperaturen und Strömungsgeschwindigkeiten sowie bei Temperatursprüngen mit großen Temperaturdifferenzen genauer zu beschreiben. Gegenstand dieses Beitrages sind die Darstellung der Notwendigkeit sowie die Information über die Änderungen bzw. Ergänzungen, die in der Neufassung der VDI/VDE-Richtlinie 3522 vorgenommen wurden. Die im September 2014 veröffentlichte Richtlinie [5] löste die Fassung aus dem Jahr 1987 [6] ab. In der Neufassung wurden der Unterschied des dynamischen Verhaltens der Berührungsthermometer beim Einsatz in Fluiden von dem bei der Messung an bzw. in Oberflächen von Festkörpern und der Einfluss der Temperaturabhängigkeit von Materialdaten auf das dynamische Verhalten verdeutlicht. In diesem Sinne wurden die Prüfvorschriften und Vorrichtungen zur Bestimmung der dynamischen Kennwerte erweitert. Die Richtlinie wurde von den Mitgliedern des Richtlinienausschusses „VDI/VDE-GMA FA 2.52 Berührungsthermometrie“ erarbeitet.

A model-based temperature estimator for improving sensor dynamics in vehicle exhaust systems

With the advent of fast processors, real-time process control is becoming an important component of modern automobile industrial products. Normally, heat transfer processes possess large time constants and, as a consequence, temperature sensors are relatively slow. In order to protect against the hostile environment, temperature sensors used in vehicle exhaust systems need additional casing. Due to the casing, the heat transfer from the surface of the casing to the sensor is decreased even further. In order to design a feedback control for the vehicle, accurate information about the temperature inside the exhaust system is required which needs to be estimated from the measured temperature inside the exhaust system. In this paper, we develop a model of the sensor and use a Kalman filter for the prediction of the ambient temperature from the measurements. Further, we validate our results with suitable tests and compare the test results with the simulation results.

Methoden der Temperaturbestimmung von elektrischen Entladungen bei Öffnungs-Kontaktvorgängen in zündfähigen Gasen

Zusammenfassung Für elektrische Entladungen, die bei niedrigen Spannungen von 20–40 V und Strömen von 40–100 mA nach der Öffnung eines elektrischen Kontaktes in explosiven Atmosphären auftreten, wurden erste spektroskopische Untersuchungen hinsichtlich der dabei entstehenden Temperatur durchgeführt. Diese Metalldampf-Entladungen, die ähnlich dem „kurzen Bogen“ (short arc) sind, werden im international standardisierten Funkenprüfgerät gemäß IEC 60079-11 erzeugt, um die Eignung elektrischer Komponenten in explosionsgeschützten Bereichen zu beurteilen. Die Temperatur ist bei diesen komplexen Zündvorgängen, die im Funkenprüfgerät auftreten, ein Schlüsselparameter. Einerseits ist die Temperatur der Kontaktmaterialien für die Beurteilung der zwingend erforderlichen Vorprozesse vor der Hauptentladung relevant, andererseits kann die Wirkung der Entladung durch die Elektronen-, Ionen und Gastemperatur charakterisiert werden. Dieser Artikel beschreibt den aktuellen Stand zur Temperaturmessung dieser elektrischen Entladungen, einschließlich der Herausforderungen, die dem genaueren Verständnis dieser Entladungsvorgänge und des thermochemischen Zündprozesses dienen sollen. Für Entladungen mit 30 V und 100 mA unter den genannten Rahmenbedingungen wurden Anregungstemperaturen im Bereich von 3500–5000 K gemessen und berechnet.

Thermoelemente für den Einsatz in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren

Zusammenfassung Thermoelemente, die in Abgassystemen von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden, sind großen Temperaturgradienten und -sprüngen (ΔT > 900 K), hohen Anströmgeschwindigkeiten und Drücken ausgesetzt. Bei der Herstellung dieser Thermoelemente muss ein Kompromiss zwischen den daraus resultierenden hohen Anforderungen an die mechanisch-thermische Stabilität, die Messgenauigkeit und den für die Motorregelung notwendigen schnellen Ansprechzeiten gefunden werden. Auch eine numerische Korrektur des Messsignals kann einen Beitrag zur Verbesserung der Sensordynamik liefern. Abstract

Fixpunktthermometer für kleine Rohrquerschnitte

Zusammenfassung Fixpunktthermometer wurden für den Einsatz in konventionellen Kraftwerken entwickelt und erfolgreich erprobt. Bei dezentraler Energieerzeugung sind zumeist kleinere Rohrdurchmesser (40–100 mm) für den jeweiligen Wärmeträgertransport üblich. Die Verwendung von Fixpunkt-Thermometern (mit Miniaturfixpunkttiegeln von mind. 25 mm Länge) in solchen Rohrleitungen ist mit inakzeptabel großen Strömungsverlusten oder, bei zu geringer Eintauchtiefe, mit einer Verfälschung der Thermoelement-Temperatur verbunden. Abstract Fixed point thermometers have been developed for the use in conventional power plants and have been tested successfully. Decentralised power generation commonly uses smaller pipe diameters (40–100 mm) for the heat transfer. The application of such thermometers with miniature fixed-point crucibles of at least 25 mm length causes in such thin pipes either unacceptably large flow losses or (with smaller installation depths) errors in temperature measurement.