DE102015101508B3 - System for testing a resistance thermometer - Google Patents

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Abstract

Beschrieben wird ein System zum Testen eines Widerstandsthermometers mit, einem Ofen (1) zum Aufnehmen des zu testenden Widerstandsthermometers (2), einem Messinstrument (5) zum Messen des elektrischen Widerstands des Widerstandsthermometers (2), einem Temperatursensor (3) zum Messen der Temperatur in dem Ofen (1), einer Steuerung (4) zum Steuern der Temperatur des Ofens (1), und einer Sonde zum elektrischen Anschließen des Widerstandsthermometers (2) an das Messinstrument (5), wobei die Sonde ein Keramiksubstrat mit aufgedruckten Elektroden und eine Klemme zum Befestigen des Widerstandsthermometers (2) an dem Keramiksubstrat aufweist.A system is described for testing a resistance thermometer with a furnace (1) for housing the resistance thermometer (2) to be tested, a measuring instrument (5) for measuring the electrical resistance of the resistance thermometer (2), a temperature sensor (3) for measuring the temperature in the furnace (1), a controller (4) for controlling the temperature of the furnace (1), and a probe for electrically connecting the resistance thermometer (2) to the measuring instrument (5), the probe comprising a ceramic substrate with printed electrodes and a sensor Clamp for attaching the resistance thermometer (2) on the ceramic substrate has.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Testen eines Widerstandsthermometers, insbesondere im Temperaturbereich von 50°C bis 1.000°C.The invention relates to a system for testing a resistance thermometer, in particular in the temperature range from 50 ° C to 1000 ° C.

Widerstandsthermometer aus Platin werden beispielsweise zur Temperaturmessung im Abgasstrang von Fahrzeugen verwendet. Die Abhängigkeit des elektrischen Widerstands von der Temperatur variiert wegen Herstellungstoleranzen. Eine visuelle Prüfung von Widerstandsthermometern ist zur Erkennung von Fehlern unzureichend. Es wird somit ein System benötigt, das ein wirksames Testen von Widerstandsthermometern in einem Temperaturbereich bis zu 1.000°C ermöglicht.Resistance thermometers made of platinum are used, for example, for measuring the temperature in the exhaust system of vehicles. The dependence of the electrical resistance on the temperature varies due to manufacturing tolerances. A visual inspection of resistance thermometers is insufficient to detect errors. Thus, what is needed is a system that enables effective testing of RTDs in a temperature range up to 1000 ° C.

Aus der DE 33 01 627 A1 ist eine Anordnung zum Eichen von Temperaturfühlern bekannt, die eine Kammer innerhalb einer HF-Spule aufweist. Ein von einem Metallgehäuse umgebener Temperaturfühler wird zum Eichen in diese Kammer eingeführt, die dann mittels der Spule beheizt wird. An dem Metallgehäuse liegt ein Thermofühler an, mit dem dabei die Temperatur des Metallgehäuses gemessen wird.From the DE 33 01 627 A1 an arrangement for calibrating temperature sensors is known, which has a chamber within an RF coil. A temperature sensor surrounded by a metal housing is inserted into this chamber for calibration, which is then heated by means of the coil. At the metal housing is located on a thermocouple, with the case while the temperature of the metal housing is measured.

Eine Anordnung und ein Verfahren zum Eichen einer Temperaturmessvorrichtung ist auch aus der DE 36 23 473 A1 bekannt. Diese Anordnung weist eine Heizkammer und einen Referenztemperaturfühler auf, der an dem zu eichenden Temperaturfühler anliegt.An arrangement and a method for calibrating a temperature measuring device is also known from DE 36 23 473 A1 known. This arrangement comprises a heating chamber and a reference temperature sensor, which rests against the temperature sensor to be calibrated.

Aus der DE 10 2008 027 511 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kalibrieren von Thermoschaltern bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Aufnahme für einen Thermoschalter und ein Heizelement, das mit der Aufnahme in thermischem Kontakt steht. Die Temperatur der Aufnahme wird mit einem Temperatursensor gemessen und mit einer Steuerung um die Schalter-Nenntemperatur moduliert.From the DE 10 2008 027 511 A1 For example, a method and apparatus for calibrating thermal switches are known. This device has a receptacle for a thermal switch and a heating element, which is in thermal contact with the receptacle. The temperature of the recording is measured with a temperature sensor and modulated with a control around the switch design temperature.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein System zum Testen eines Pt-Widerstandsthermometers zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein System nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.The object of the present invention is to provide a system for testing a Pt resistance thermometer. This object is achieved by a system according to claim 1. Advantageous developments of the inventions are the subject of dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes System hat einen Ofen, vorzugweise einen Rohrofen, zum Aufnehmen eines zu testenden Widerstandsthermometers, ein Messinstrument zum Messen des elektrischen Widerstands des Widerstandsthermometers, einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur im Ofen, eine Steuerung zum Steuern der Temperatur des Ofens und eine Sonde zum elektrischen Anschließen des Widerstandsthermometers im Ofen. Die Sonde weist ein keramisches Substrat mit aufgedruckten Elektroden und eine Klemme zum Fixieren des Widerstandsthermometers auf dem keramischen Substrat auf.A system according to the invention has a furnace, preferably a tube furnace, for receiving a resistance thermometer to be tested, a resistance thermometer measuring instrument, a temperature sensor for measuring the temperature in the furnace, a controller for controlling the temperature of the furnace and a probe for electrical Connect the resistance thermometer in the oven. The probe has a ceramic substrate with printed electrodes and a clamp for fixing the resistance thermometer on the ceramic substrate.

Indem ein zu testendes Widerstandsthermometer in dem Ofen platziert wird, kann es kontrollierten Temperaturen ausgesetzt werden. Dadurch kann der elektrische Widerstand des Thermometers in Abhängigkeit von seiner Temperatur mit großer Genauigkeit bestimmt werden. Ein Temperatursensor ermöglicht präzise Messungen der Ofentemperatur. Der Temperatursensor ist an eine Steuerung angeschlossen, welche die Ofentemperatur steuert. Die Steuerung kann beispielsweise ein Computer (PC) sein, der Widerstandswerte des zu testenden Widerstandsthermometers als eine Funktion der vom Temperatursensor gemessenen Temperatur speichert. Das zu testende Widerstandsthermometer wird in dem Ofen von einer Sonde gehalten, die das Widerstandsthermometer auch an ein Messinstrument anschließt, das den elektrischen Widerstand des Widerstandsthermometers misst. Die Sonde weist ein keramisches Substrat, beispielsweise eine Platte, mit aufgedruckten Elektroden und eine Klemme auf, die Anschlüsse des Widerstandsthermometers gegen die Elektroden drückt und so eine elektrische Verbindung schafft.By placing a resistance thermometer under test in the oven, it can be exposed to controlled temperatures. As a result, the electrical resistance of the thermometer can be determined with great accuracy as a function of its temperature. A temperature sensor allows precise measurements of the oven temperature. The temperature sensor is connected to a controller which controls the oven temperature. For example, the controller may be a computer (PC) that stores resistance values of the resistance thermometer under test as a function of the temperature sensed by the temperature sensor. The resistance thermometer to be tested is held in the oven by a probe which also connects the resistance thermometer to a measuring instrument which measures the resistance of the resistance thermometer. The probe has a ceramic substrate, such as a plate, with printed electrodes and a clip that presses terminals of the RTD against the electrodes to create an electrical connection.

Die Elektroden, welche ein zu testendes Widerstandsthermometer in einem Ofen kontaktieren, können eine signifikante Fehlerquelle darstellen. Hohe Temperaturen in Kombination mit atmosphärischem Sauerstoff lassen selbst Edelmetalle oxidieren. Auf ein keramisches Substrat, beispielsweise eine Platte, aufgedruckte Elektroden können kostengünstig hergestellt werden. Bei Bedarf können aufgedruckte Elektroden in einem Waschverfahren mit Säure entfernt und erneut aufgedruckt werden. Auf diese Weise ist ein zuverlässiges und akkurates Testen von Widerstandsthermometern möglich. Die Elektroden werden bevorzugt aus Platin, eine Platinbasislegierung oder einer Silberpalladiumlegierung hergestellt, da derartige Elektroden selbst bei höheren Temperaturen nur langsam oxidieren.The electrodes which contact a resistance thermometer under test in a furnace can be a significant source of error. High temperatures combined with atmospheric oxygen cause even precious metals to oxidize. On a ceramic substrate, such as a plate, printed electrodes can be produced inexpensively. If necessary, printed electrodes can be removed and reprinted in an acid wash procedure. In this way a reliable and accurate testing of resistance thermometers is possible. The electrodes are preferably made of platinum, a platinum-based alloy or a silver-palladium alloy, since such electrodes oxidize only slowly, even at higher temperatures.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.An embodiment of the invention will be explained with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine schematische Skizze eines Systems zum Testen eines Widerstandsthermometers. 1 shows a schematic diagram of a system for testing a resistance thermometer.

2 zeigt eine Sonde zum Halten und elektrischen Anschließen des zu testenden Widerstandsthermometers. 2 shows a probe for holding and electrically connecting the resistance thermometer to be tested.

3 zeigt eine schematische Skizze einer Keramikplatte, die Teil der Sonde ist. 3 shows a schematic sketch of a ceramic plate which is part of the probe.

4 zeigt eine weitere schematische Skizze des Systems. 4 shows another schematic sketch of the system.

1 zeigt schematisch ein System zum Testen eines Platinwiderstandsthermometers im Temperaturbereich von 50°C bis 1000°C. Das System weist einen Rohrofen 1 auf, in dem ein zu testendes Widerstandsthermometer 2 angeordnet wird. Das System hat zudem einen Temperatursensor 3 zum Messen der Ofentemperatur und einen PC 4, der als Steuerungseinheit zum Steuern der Ofentemperatur dient. Zusätzliche Temperatursensoren können hinzugefügt werden, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Das Widerstandsthermometer 2 ist zum Messen seines elektrischen Widerstands an ein Messinstrument 5 angeschlossen. Temperaturdaten, die von dem Temperatursensor 3 geliefert werden, und Widerstandsdaten, die von dem Messinstrument 5 geliefert werden, werden von dem PC 4 gespeichert. Eine Datenerfassung und PC Schnittstelle 6 kann zwischen dem PC 4 und dem Messinstrument 5 angeordnet werden. 1 schematically shows a system for testing a platinum resistance thermometer in the temperature range of 50 ° C to 1000 ° C. The system has a tube furnace 1 in which a resistance thermometer to be tested 2 is arranged. The system also has a temperature sensor 3 for measuring the oven temperature and a PC 4 serving as a control unit for controlling the furnace temperature. Additional temperature sensors can be added to increase reliability. The resistance thermometer 2 is for measuring its electrical resistance to a measuring instrument 5 connected. Temperature data obtained from the temperature sensor 3 and resistance data supplied by the measuring instrument 5 are delivered by the PC 4 saved. A data acquisition and PC interface 6 can be between the pc 4 and the measuring instrument 5 to be ordered.

Widerstandsdaten können von dem Messinstrument 5 in digitaler oder analoger Form geliefert werden. Wenn sie analog geliefert werden, können sie digitalisiert werden, beispielsweise über die PC Schnittstelle 6.Resistance data can be from the meter 5 be delivered in digital or analog form. If they are delivered in the same way, they can be digitized, for example via the PC interface 6 ,

Das zu testende Widerstandsthermometer 2 ist elektrisch an das Messinstrument 5 über eine Sonde 10 angeschlossen, die in 2 dargestellt ist. Die Sonde 10 weist ein Keramiksubstrat 11 auf, das in 3 gezeigt ist und aufgedruckte Elektroden 12 hat. Anschlüsse des zu testenden Widerstandsthermometers 2 werden mit einer Klemme gegen die Elektroden 12 gedrückt, um eine elektrische Verbindung zu schaffen. Die Klemme weist eine Keramikplatte 13 und Befestigungselemente 14 auf, um die Keramikplatte 13 gegen das Keramiksubstrat 11 zu drücken. Die Befestigungselemente 14 können Schrauben in Kombination mit Muttern sein. Die Keramikplatte 13 und das Keramiksubstrat 11 mit den aufgedruckten Elektroden 12 haben Bohrungen 15 zum Aufnehmen der Befestigungselemente 14.The resistance thermometer to be tested 2 is electrically connected to the meter 5 via a probe 10 connected in 2 is shown. The probe 10 has a ceramic substrate 11 on that in 3 is shown and printed electrodes 12 Has. Connections of the resistance thermometer to be tested 2 be with a clamp against the electrodes 12 pressed to create an electrical connection. The clamp has a ceramic plate 13 and fasteners 14 on to the ceramic plate 13 against the ceramic substrate 11 to press. The fasteners 14 can be screws in combination with nuts. The ceramic plate 13 and the ceramic substrate 11 with the printed electrodes 12 have holes 15 for receiving the fasteners 14 ,

Die gedruckten Elektroden 12 sind aus Edelmetall, beispielsweise Platin, einer Platinbasislegierung oder einem Silberpalladiumlegierung. Selbst aus derartigen Edelmetallen hergestellte Elektroden 12 werden bei erhöhten Temperaturen durch Oxidation geschädigt, wenn auch langsam. Wenn sich bei Elektroden 12 Verschleiß bemerkbar macht, können diese von dem Keramiksubstrat 11 abgerieben werden. Dann können neue Elektroden 12 auf das Keramiksubstrat 11 mit geringen Kosten aufgedruckt werden, beispielsweise durch Siebdruck.The printed electrodes 12 are of noble metal, for example platinum, a platinum-based alloy or a silver palladium alloy. Even electrodes made of such noble metals 12 are damaged by oxidation at elevated temperatures, albeit slowly. When looking at electrodes 12 Wear is noticeable, these can be from the ceramic substrate 11 are rubbed off. Then you can get new electrodes 12 on the ceramic substrate 11 be printed at low cost, for example by screen printing.

Die Sonde 10 weist zudem einen Keramikstab 16 mit Bohrungen auf, die Drähte enthalten, welche an die aufgedruckten Elektroden des Keramiksubstrats 12 angeschlossen sind. Diese Drähte können ebenfalls gegen die aufgedruckten Elektroden 12 gedrückt werden, nämlich durch die Keramikplatte 13 oder durch eine andere Keramikplatte 15 und zusätzliche Befestigungsmittel 14. Der Stab 16 isoliert das Messinstrument 5 von den hohen Temperaturen im Ofen 1.The probe 10 also has a ceramic rod 16 with holes containing wires which are adjacent to the printed electrodes of the ceramic substrate 12 are connected. These wires can also be against the printed electrodes 12 be pressed, namely by the ceramic plate 13 or by another ceramic plate 15 and additional fasteners 14 , The rod 16 isolated the measuring instrument 5 from the high temperatures in the oven 1 ,

Der Stab 16 kann an dem Keramiksubstrat 11 durch Einklemmen befestigt werden. Hierzu kann die Sonde 10 einen Block 17 aufweisen, der eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Stabs 16 aufweist. Der Block 17 ist bevorzugt ein Keramikblock. Der Block 17 und das Keramiksubstrat 11 können Bohrungen zum Aufnehmen von Befestigungselementen 14 haben, beispielsweise Schrauben, die von Muttern gehalten werden. Die Ausnehmung des Blocks 17 kann passend zur Kontur des Stabs 16 gerundet sein.The rod 16 can on the ceramic substrate 11 be secured by clamping. For this purpose, the probe 10 a block 17 having a recess for receiving the rod 16 having. The block 17 is preferably a ceramic block. The block 17 and the ceramic substrate 11 can drill holes for receiving fasteners 14 have, for example, screws that are held by nuts. The recess of the block 17 can match the contour of the staff 16 be rounded.

4 zeigt eine weitere Skizze eines Systems zum Testen eines Widerstandsthermometers 2. Das zu testende Widerstandsthermometer 2 ist elektrisch über die Sonde 10 an das Messinstrument 5 angeschlossen, das den elektrischen Widerstand des Widerstandsthermometers 2 misst. Das Messinstrument 5 ist an ein Stromversorgungsmodul 7 und die PC Schnittstelle 6 angeschlossen, die wie in 1 gezeigt, mit dem PCT 4 verbunden ist. Die Temperatur des Ofens 1 wird von dem Temperatursensor 3 gemessen, beispielsweise mit einem Thermoelement, das an den PC 4 über die PC Schnittstelle 6 angeschlossen werden kann. Die Temperatur des Ofens 1 kann von dem PC 4 oder einem anderen Steuergerät auf der Grundlage der vom Temperatursensor 3 gemessenen Temperaturen kontrolliert werden. 4 shows another sketch of a system for testing a resistance thermometer 2 , The resistance thermometer to be tested 2 is electrically via the probe 10 to the measuring instrument 5 connected, which is the electrical resistance of the resistance thermometer 2 measures. The meter 5 is connected to a power supply module 7 and the PC interface 6 connected, as in 1 shown with the PCT 4 connected is. The temperature of the furnace 1 is from the temperature sensor 3 measured, for example, with a thermocouple attached to the PC 4 via the PC interface 6 can be connected. The temperature of the furnace 1 can from the PC 4 or another controller based on the temperature sensor 3 measured temperatures are controlled.

Die Sonde 10 und das von ihr gehaltene Widerstandsthermometer 2 können auf Gleitführungen bewegt werden, um das Widerstandsthermometer 2 in den Ofen 1 einzuführen.The probe 10 and the resistance thermometer she held 2 can be moved on sliding guides to the resistance thermometer 2 in the oven 1 introduce.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Ofenoven
22
WiderstandsthermometerRTD
33
Temperatursensortemperature sensor
44
PCPC
55
Messinstrumentgauge
66
PC SchnittstellePC interface
77
StromversorgungsmodulPower supply module
88th
Führungenguides
1010
Sondeprobe
1111
Keramiksubstratceramic substrate
1212
Elektrodenelectrodes
1313
Keramikplatteceramic plate
1414
Befestigungsmittelfastener
1515
Keramikplatteceramic plate
1616
StabRod
1717
Blockblock

Claims (10)

System zum Testen eines Widerstandsthermometers (2) mit, einem Ofen (1) zum Aufnehmen des zu testenden Widerstandsthermometers (2), einem Messinstrument (5) zum Messen des elektrischen Widerstands des Widerstandsthermometers (2), einem Temperatursensor (3) zum Messen der Temperatur in dem Ofen (1), einer Steuerung (4) zum Steuern der Temperatur des Ofens (1), und einer Sonde (10) zum elektrischen Anschließen des Widerstandsthermometers (2) an das Messinstrument (5), wobei die Sonde (10) ein Keramiksubstrat (11) mit aufgedruckten Elektroden (12) und eine Klemme zum Befestigen des Widerstandsthermometers (2) an dem Keramiksubstrat (11) aufweist.System for testing a resistance thermometer ( 2 ) with, a furnace ( 1 ) for receiving the resistance thermometer to be tested ( 2 ), a measuring instrument ( 5 ) for measuring the electrical resistance of the resistance thermometer ( 2 ), a temperature sensor ( 3 ) for measuring the temperature in the furnace ( 1 ), a controller ( 4 ) for controlling the temperature of the furnace ( 1 ), and a probe ( 10 ) for electrically connecting the resistance thermometer ( 2 ) to the measuring instrument ( 5 ), whereby the probe ( 10 ) a ceramic substrate ( 11 ) with printed electrodes ( 12 ) and a clamp for attaching the resistance thermometer ( 2 ) on the ceramic substrate ( 11 ) having. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Führungen (8), um die Sonde (10) in den Ofen (1) hinein und aus diesem hinauszubewegen.System according to claim 1, characterized by guides ( 8th ) to the probe ( 10 ) in the oven ( 1 ) into and out of it. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (12) auf das Keramiksubstrat (11) aufgedruckt sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes ( 12 ) on the ceramic substrate ( 11 ) are printed. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemme eine Keramikplatte (13) und Befestigungsmittel (14) aufweist, um die Keramikplatte (13) gegen das Keramiksubstrat (11) zu drücken.System according to one of the preceding claims, characterized in that the clamp is a ceramic plate ( 13 ) and fasteners ( 14 ) to the ceramic plate ( 13 ) against the ceramic substrate ( 11 ). System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (14) Schrauben und Muttern sind.System according to claim 4, characterized in that the fastening means ( 14 ) Screws and nuts are. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (10) einen Keramikstab (16) mit Bohrungen aufweist, die an die Elektroden (12) angeschlossenen Drähte enthalten.System according to one of the preceding claims, characterized in that the probe ( 10 ) a ceramic rod ( 16 ) has bores which are connected to the electrodes ( 12 ) included wires. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikstab (16) vier Bohrungen aufweist, die die Drähte enthalten.System according to claim 6, characterized in that the ceramic rod ( 16 ) has four holes containing the wires. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikstab (16) durch Klemmen an dem Keramiksubstrat (11) befestigt ist.System according to claim 6 or 7, characterized in that the ceramic rod ( 16 ) by clamping on the ceramic substrate ( 11 ) is attached. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Keramikstab (16) mittels eines Blocks (17) an das Keramiksubstrat (11) geklemmt ist, der eine Ausnehmung zum Aufnehmen des Stabs (16) hat, wobei der Block (17) und das Keramiksubstrat (11) Bohrungen zum Aufnehmen der Befestigungsmittel (14) aufweisen.System according to claim 8, characterized in that the ceramic rod ( 16 ) by means of a block ( 17 ) to the ceramic substrate ( 11 ) is clamped, which has a recess for receiving the rod ( 16 ), whereby the block ( 17 ) and the ceramic substrate ( 11 ) Holes for receiving the fastening means ( 14 ) exhibit. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (12) aus Edelmetall bestehen.System according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes ( 12 ) consist of precious metal.
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