DE1573167A1 - Widerstandsthermometer - Google Patents

Description

• Widerstandsthermometer ====================== In Widerstandsthermometern wird der physikalische Effekt ausgenutzt, daß die Größe des elektrischen Widerstands eines Metalles von der Temperatur abhangt und Jeder Temperatur ein Widerstandswert zugeordnet ist. Der Widerstand kann elektrisch messen werden. Da seine Größe einer bestimmten Temperatur entspricht, läßt sich aiese aus der jeweiligen Widerstandstemperatur-Kennlinie ermitteln. Jedem Widerstandsthermometer ist eine solche Kennlinie zugeordnet, die von dem vorwendeten Metall abhängt.
• Die Widerstandstemperatur-Zennlinie verläuft meist nur innerhalb eines gewissen Temperaturbereichs linear. Aus diesem.
• Grunde muß die Meßvorrichtung eines Widerstandsthermometers in ziemlich aufwendiger Weise geeicht werden, wenn es über einen gröberen Bereich zur exakten Temperaturmessung verwendet werden soll. Um diesen Aufwand zu vermeiden, ohne an Meßgenauigkeit zu verlieren, hatte der Erfinder sich die Aufgabe gestellt, ein Widerstandsthennometer zu schaffen, dessen femperatur-Kennlinie so zu beeinflussen ist, daß sie über einen großen Temperaturbereich einer Geraden oder einer anderen beliebigen I'Lurve folgt, die empirisch oder analytisch vorgeschrieben wird.
• Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Widerstandsthermometer aus mindestens zwei parallel oder in Reihe geschalteten Widerstanden mit verschiedenen Widerstands-Temperatur-Koeffizinenten besteht, die so bestimmt sind, daß die Gesamtwiderstands-Temperatur-Kennlinie einen analytisch oder empirisch vorgegebenen Verlauf annimmt.
• Vorteilhafterweise erfolgt die Bestimmung der Widerstande nach dem Verfahren des kleinsten quadratischen Fehlers.
• Werden keine allzu hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit gestellt, so kann es genügen, zwei Widerstande zusa'nmenzuschalten, deren Widerstands-Temperatur-Kennlinien Parabeln beschreiben und deren Koeffizienten der quadratischen Glieder entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
• Diese Ausführung läßt sich verbessern, indem die Widerstandsanteile so bestimmt werden, daß sich die quadratischen Glieder der Widerstands-Temperatur-Parabeln gegeneinander aufheben.
• In der Praxis genügt es oft, die Anteile der ausgewählten @iderstände dadurch zu bestimmen, daß die beiden Widerstände an zwei oder mehreren Punkten der vorgegebenen Kurve abgeglichen werden.
• Zu sehr guten Ergebnissen gelangt man, durch ICupplung mehrerer dieser Methoden. Besonders vorteilhaft wird das Abgleichverfahren mit einem der übrigen Verfahren gekoppelt, da sich dabei der durch die Toleranz der Temperatukoeffizienten bedingte Fehlereinflub nachtraglich korrigieren läßt.
• In einer Ausführungsform wird die ßrfindung beispielsweise dargestellt und gleichzeitig wird die i3estimmung der Widerstandsanteile nehmer erlautert.
• Es zeigen: Fig. 1 mehrere Widerstands-Temperatur-Kennlinien, und ein .2 ein erfindungsgemäß ausgestattetes Widerstandsthermometer.
• Jedem Widerstand ist eine Temperatur-Kennlinie zugeordnet.
• Den Verlauf dieser Kennlinie bestimmt das verwendete Metall.
• Die Lage der Kennlinie, d.h. die wirklichen Widerstandswerte in Ohmp ist von der Länge und dem Querschnitt des Widerstandes abhängig. In Fig. 1 sind beispielsweise die Kennlinien zweier aus verschiedenen Metallen bestehender Widerstände R1 und R2 dargestellt, die einen bestimmten Querschnitt aufweisen und die Lange a bzw. b besitzen. Diese beiden Widerstande R1 und R2 werden in Reihe zusammengeschaltet, so daß ein Widerstand entsteht, der eine Gesamtkennlinie R3 erhält, die aus Addition der Kennlinien der beiden Widerstände R1 und R, gewonnen wird. Der Verlauf der neuen Gesamtkennlinie R3 ist von den Metallen und ihre Lage von der Gestalt der Widerst&nde R1 und R2 abhängig. Die Erfindung sieht vor, daß eine derart zusammengesetzte Widerstandskennlinie einer bestimmten Kurve, z.B. der Geraden R, folgen soll. Hierzu ist es erforderlich die Metalle entsprechend auszuwAhlen und ihre Anteile zu bestimmen.
• Bei der bevorzugten Bestimmung der Widerstände nach dem Verfahren des kleinsten quadratischen Fehlers wird für den gewünschten Temperaturbereich die kleinste Flache zwischen der vorgegebenen Kurve und der aue der Addition der Widerstände a # R1 und b # R2 erhaltenen Kurve errechnet und so die Anteile a und b der Widerstände bestimmt. Dieses Verfahren wird für versohiedene Widerstände durchgeführt und man erhtit so die g2nstigete Vjiderstandskombination. Hierzu soll für je zwei Widerstände der folgende Ausdruck z-w einem Minimum werden. Im allgemeinen reicht es nicht aus, nur einen Widerstandskoeffizienten anzugeben, man schreibt deshalb j = Rj0 + A1 # t + A2 #t2 + A3t3 + wobei sich je nach der gewünschten Genauigkeit und je nach Temperaturbereich die Anzahl der zu berücksichtigenden Koeffizienten richtet.
• Die in Fig. 1 dargestellten Kennlinien der Widerstande R1 und R2 beschreiben Parabeln und die Koeffizienten ihrer quadratischen Glieder haben entgegengerichtete Vorzeichen. Man erkennt aus der Fig. 1, daß diese Auswahl schon eine recht brauchbare Möglichkeit bietet, die Gesamtkennlinie R3 einer Geraden R anzupassen, so lange man in dem Temperaturbereich bleibt, in deren die höheren Potenzen dor einzelnen Kennlinien noch keinen starken Einfluß auf deren Verlauf haben. Bestimmt man gerade in diesem. Bereich dio Widerstandsanteile so, daß sich die quadratischen Glieder aufheben, so muß die Gesamtkennlinie ziemlich genau einer Geraden folgen.
• Die Anteile der Widerstands kann man, nachdem lan diese entweder geschätzt oder errechnet hat, ohne weitere Rechenarbeit durch Abgleichen bestimmen, um bei den dargestellten Kennlinien annähernd zu der vorgegebenen Gesamtkennlinie zu gelangen. Man schätzt zunächst die Anteil a und b und gleicht einen der beiden Widerstände R1 und R2 zu dem zu der Temperatur tl gehörenden vorgeschriebenen Wert ab. Da, nach wird zu der Temperatur t2 der andere Widerstand abgeglichen.
• Durch Wüderholen lassen sich recht gute Ergebnisse erzielen. Dieser Abgleich ist auch als Zusatz ZU einem der anderen Verfahren sehr günstig, vor allem dann, wenn die oder stande und deren Anteile errechnet wurden, da hiermit Fehlertoleranzen der Temperaturkoeffizienten ausgeglichen werden können.
• Die gleichen Verfahren sind selbstverständlich auch fur parallel geschaltete Widerstwde möglich.
• Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt ein Widerstandsthermometer mit Scilutzrohr. Innerhalb des Schutzrohres 1 ist der Meßeinsatz mit den beiden Widerständen R1 und R2 angeordnet. An das Schutsrohr 1 schließt sich der Anschlußkopf 2, dessen Deckel 3 mit Abjonettverschluß ausgerüstet ist, an. Der Widerstandawert der beiden Widerstände R1 und R2 wird mit Hilfe einer BrUckenschaltung elektrisch von einem Kreuzspulmeßgerät gemessen. Die Meßwiderstände müssen mindestens mit ihrer ganzen Lange der zu messenden Temperatur ausgesetzt werden. Um diese Länge einstellen zu können, ist auf dem Schutzrohr 1 ein Anschlagflansch 4 vorgesehen.

Claims (6)

1. Patent- und Schutzansprüche 1. Widerstandsthermometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Widerstandsthermometer aus mindestens zwei parallel oder in Reihe geschalteten Widerständen (R1, R2) mit verschiedenen Widerstandstemperatur-Koeffizienten besteht die so bestimmt sind, daß die Gesamtwiderstands-Temperatur-Kennlinie (R3) einen analytisch oder empirisch vorgegebenen Verlauf annimmt.
2. 2. Verfahren zur Bestimmung der Widerstande des Widerstandthermometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstande nach dem Verfahren des kleinsten quadratischen Fehlers bestimmt werden.
3. 3. Widerstandsthermonieter nach Anspruch 1, dadurch gekeanzeichnet, daß zwei Widerstände Zusammengeschaltet werden, deren Widerstands-Temperatur-Kannlinien Parabeln beschreiben und deren Koeffizienten der quadratischen Glieder entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen.
4. 4. Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung der Widerstandsanteile des Widerstandsthermotneters nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsanteile (a,b) so bestimmt werden, daß die quadratischen Glieder der Widerstands-Temperatur-Parabeln sich gegeneinander aufheben.
5. 5. Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung der Widerstandsanteile des Widerstandsthermometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Widerstände an zwei oder mehreren Punkten der empi risch oder analytisch vorgegebenen Kurve abgeglichen werden.
6. 6. Verfahren zur BestinBmung der Widerstände eines Widerstardsthermometers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 5 gekoppelt werden. L e e r s e i t e