Referenzstelle - Hameg HM8112-3 Handbuch

Energie benötigt, um die Austrittsarbeit zu verrichten und die
Bindungskräfte im Metallgitter zu überwinden. Berühren sich
nun zwei Metalle, deren Bindungskräfte unterschiedlich sind
so treten aus dem Metall mit den kleineren Bindungskräften Elek-
tronen aus und fließen zum Metall mit den größeren Bin-
dungskräften. Schaltet man nun zwei solche Kontaktstellen zu-
sammen, und besitzen die beiden Enden des Thermoelementes
ein unterschiedliches Temperaturniveau, fließt ein Strom.
Temperaturmessung mit dem NiCr-Ni Thermoelement
– Der NiCr-Draht und der Ni-Draht sind an beiden Enden
miteinander verbunden.
– Die Kontaktstelle 1 (KS1) besitzt in unserem Fall eine
höhere Temperatur als Kontaktstelle 2 (KS2).
– Wegen der Temperaturbewegung an KS1 lösen sich
Elektronen im NiCr-Draht aus dem Metallgitter.
– Die Elektronen fließen zum Ni-Draht und bilden den
Driftstrom I1 .
Drift
– Der Driftstrom I1 fließt über KS2 und bildet dort den
Drift
Diffusionsstrom I .
Diffusion
– An KS2 bildet sich aufgrund der Temperaturbewegung
ebenfalls ein Driftstrom I2
– I2 wirkt dem Driftstrom an KS1 entgegen.
Drift
– I2 ruft auch an KS1 einen Diffusionsstrom hervor.
Drift
– Der Gesamtstrom I
Therm
richtigen Addition der einzelnen Ströme.
I = I1 + I2
Therm Drift Drift
– Wird die Temperatur an KS1 kleiner als an KS2 kehrt sich
die Stromrichtung von I
Therm
– Ist die Temperatur an KS1 und KS2 identisch, heben sich
die beiden Ströme I1 und I2
Drift
STOP Um verschiedene Metalle und deren thermoelekt-
rischen Eigenschaften zueinander zu beschreiben,
wurde die Temperaturabhängigkeit der Metalle zu
Platin ermittelt. Es ergibt sich die thermoelektri-
sche Spannungsreihe in [mV/100 K] bezogen auf
TiPP Platin.
Thermoelektrische Spannungsreihe
Bezugstemperatur ist 0 °C,
Messtemperatur 100 °C, in [mV/100 K]
Platin Nickel Kupfer
(Pt) (Ni) (Cu)
0,0 -1,2 ...-1, 94 +0,75
Cu-Leitung
U
Therm
Cu-Leitung
T = const
Ref
Isothermalblock
Referenzstelle KS2
T = const
Referenz
Wird die eine Kontaktstelle (KS2) als Referenz auf einem be-
kannten Temperaturniveau gehalten, kann die andere Kontakt-
stelle (KS1) zur Temperaturmessung benutzt werden. Die
Thermospannung ist proportional zur Temperaturdifferenz an
den Kontaktstellen KS1 und KS2.
ist proportional zu ∆T = T
I
Therm
(Seebeck-Effekt)
Die Cu-Zuleitungen beeinflussen die Messung nicht, sofern
diese sich auf dem selben Temperaturniveau befinden wie die
Referenzstelle. Die Referenzstelle (KS2), auch Isothermal-
.
Drift
ergibt sich aus der vorzeichen-
um.
auf.
Drift
Eisen Chrom-Nickel
(Fe) (CrNi)
+1,88 +2,2
Messfühler
Tempe-
ratur
NiCr-Draht
T
Mess
Ni-Draht
Mess-
Stelle
KS1
– T
KS1 KS2
T e m p e r a t u r m e s s u n g
block genannt, wird mit einem weiteren Temperatursensor
und einer entsprechenden Regelschaltung auf einem konstan-
ten Temperaturniveau gehalten.

Referenzstelle

Für die Temperatur-
messung mit einem
Thermoelement ist es
notwendig, außer der
Mess-Stelle auch eine
Vergleichstelle zu de-
finieren. Die Tempera-
turdifferenz zwischen
der Mess-Stelle und
dieser Referenzstelle
erzeugt eine zur Temperaturdifferenz proportionale Thermo-
spannung. Eine einfache Möglichkeit diese Referenzstelle zu
erzeugen ist das „Eisbad". Dies ist ein Wasserbad mit Eis-
stücken. Es hält, mit einer Unsicherheit von 1 mK, relativ ge-
nau die Temperatur von 0 °C. Dieses thermodynamische Sys-
tem „Eisbad" regelt sich so lange selbst, bis alle Eistücke
geschmolzen sind oder alles Wasser gefroren ist.
In der Praxis ist dieses Verfahren etwas umständlich. Wer
möchte schon eine Schüssel Wasser und einen Eisblock mit
sich herumschleppen. Und dies alles nur um schnell mal in
der Produktion die Temperatur eines Ofens zu kontrollieren.
Um dem Anwender den benötigten Handwagen zum Trans-
port der Utensilien und die Kühltruhe für die Erzeugung der
Referenzstelle zu ersparen, besitzen die meisten Messgeräte
eine interne Referenzstelle oder die Möglichkeit zur Angabe
der Referenztemperatur. Das HM8112-3 erlaubt durch Mes-
sung mit einem PT-Fühler die genaue Bestimmung der
Referenztemperatur und somit das genaue Messen mit Ther-
moelementen. Thermoelemente sind im Vergleich zu PT-Füh-
lern günstig und werden oft über Messstellenumschalter in
größerer Anzahl am Messgerät angeschlossen. So braucht es
nur noch die Messfühler und das passende Messgerät, sprich
HM8112-3.
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