-
Die
Erfindung betrifft eine Anordnung von Sensorelementen zum zuverlässigen Messen
einer Temperatur.
-
In
der heutigen Prozess- und Verfahrenstechnik werden Temperaturen
in vielfältiger
Form gemessen und zur Prozess-Steuerung und -regelung eingesetzt.
Dabei wird aus Gründen
der Produkt- und Prozessqualität
wie auch der Betriebssicherheit eine zuverlässige und langzeitstabile Temperaturerfassung
mit bekannten Messfehlergrenzen immer wichtiger.
-
Zur
Minimierung von Wartung und Instandhaltung, wie auch der Anlagen-Stillstandszeiten
werden außerdem
selbstüberwachende,
selbstkorrigierende und redundante Systeme zur Prozessmessung und
-Steuerung angestrebt (M. Frei: "Überblick über den
aktuellen Stand der Selbstdiagnose von Sensorsystemen für die Verfahrenstechnik", VDI-Berichte Nr.
1608, 2001; Trilling, Stieler, Schneider: „Selbstüberwachung und Diagnose von
Feldgeräten, Zeitschrift
atp 11, 2001).
-
Die
gängigen
z.Zt. in der Industrie eingesetzten Kontakt-Temperaturmessprinzipien
weisen alterungsbedingte Driften und Degradationen des Sensorelements
auf, die zu einem erhöhten
Messfehler oder zu Ausfällen
im Laufe des Betriebs führen.
Deren Auftreten ist von zufälliger
Natur und deshalb nicht vorhersagbar (B. Prause, A. Richter: "Aspekte der Zuverlässigkeit
und Stabilität
von Thermoelementen und Widerstandsthermometern in der industriellen
Anwendung", VDI-Berichte,
1998; Xumo, Chen, Zhao: "An investigation into stability of industrial
platinum resistance thermometer; Hart Scientific Inc., 2002; H.
Kollmeier: "Hochgenaue
Temperaturmessung mit Multislope A/D-Umsetzer", Shaker Verlag, 1. Auflage, 1996, Kapitel
4.1.3; "How does
aging affect thermistor stability?", FAQ, YSI Inc. USA; "How do thermistors
fail; what are typical failure modes for thermistors?", FAQ, YSI Inc. USA).
-
Deshalb
wird meist eine regelmäßige, oft auch
vorbeugende Kalibration und Justage des Temperatursensors durchgeführt, um
ein Toleranzband für
den erzielten Messfehler sicher zu stellen. Der zeitliche Abstand
zwischen zwei Kalibrationen hängt vom
erlaubten Toleranzband und den Einsatzbedingungen des Sensors ab.
Er wird an Hand von Erfahrungswerten so gewählt, dass das Toleranzband
mit großer
Wahrscheinlichkeit zwischen zwei aufeinander folgenden Kalibrationen
nicht verlassen wird. In den meisten Fällen wird bei dieser regelmäßigen Kalibration
kein Verlassen des erlaubten Toleranzbandes festgestellt, wegen
der Zufälligkeit
der Drift- und Degradationseffekte ist jedoch keine bessere Bestimmung
des Kalibrationsintervalls möglich.
Jede Kalibration ist mit erheblichem Aufwand und Kosten verbunden,
da zum einen der Messfühler
ausgebaut werden muss (Anlagenstillstand, Abbau von Anlagenteilen)
und zum anderen eine hochgenaue Referenztemperatur oder Temperaturmesseinrichtung
zur Kalibration verfügbar
sein muss. Oft übersteigen
die akkumulierten Kalibrationskosten die Anschaffungskosten des
Messsystems um ein Vielfaches (O. Kanoun: „Neuartige
Modelle zur kalibrationsfreien Temperaturmessung mit pn-Übergängen", Fortschritt-Berichte
VDI Nr. 905 Kapitel 2, VDI-Verlag, 2001). Ein weiterer
Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass wegen der Zufälligkeit
der Drift- und Alterungseffekte, wie auch anderer Fehler innerhalb
der Messkette, trotz eines hohen Kalibrationsaufwands nicht ausgeschlossen
werden kann, dass es zwischen zwei Kalibrationen zu einer unakzeptablen
Verschlechterung der Messgenauigkeit kommt.
-
Es
sind nun verschiedene Temperaturmessverfahren und Sensoranordnungen
bekannt, die eine Aussage über
den aktuellen Messfehler und den Zustand des Sensorelements zulassen.
Eine ganze Reihe dieser Anordnungen basiert auf Sensorelementen
nach dem Widerstandsthermometer-Prinzip. Dabei werden an einem einzelnen
Sensorelement neben seinem temperaturabhängigen Widerstand auch weitere
sogenannte Sekundär-Parameter
wie z.B. Isolationswiderstand zum Gehäuse, Spannung zwischen Widerstand
und Gehäuse,
Self-Heating-Index,
usw. gemessen. Aus diesen Werten wird dann der eigentliche Temperatur-Messwert,
wie auch eine Schätzung
des Sensorzustands und des aktuellen Messfehlers abgeleitet (
WO 00/11524 ,
WO 00/23776 ,
US 5,828,567 ).
-
Zur
Bestimmung dieser Sekundärparameter ist
jedoch ein nicht unerheblicher Mehraufwand in der Sensorauswertung
notwendig. Vor allem muss für eine
zuverlässige
Drift- oder Degradationsüberwachung
sichergestellt werden, dass die Erfassung der Sekundärparameter
langzeitstabil, zuverlässig
und gegenüber
dem üblichen,
störenden
Industrieumfeld robust erfolgt, sowie deren eigene Temperaturabhängigkeit
kompensiert wird. Dadurch übersteigt
der Aufwand zur Bestimmung der Sekundärparameter leicht den der eigentlichen
Temperaturmessung. Eine erhebliche Schwierigkeit liegt außerdem darin,
aus den vorliegenden Sekundärparametern
auf den aktuellen Messfehler und den Zustand des Sensorelements
zu schließen.
Hierzu ist ein individueller Abgleich- bzw. Lernvorgang auf das
gerade angeschlossene Widerstands-Messelement erforderlich. Durch die
Verwendung nur eines Sensorelements ist außerdem nach der Detektion eines
erhöhten
Messfehlers oder nach einem kompletten Ausfall des Sensorelements
mit sofortiger Wirkung keine Temperaturmessung mehr möglich. Diese
Gründe
führen
dazu, dass bis zum Zeitpunkt der Patentanmeldung kein Serien-Messgerät auf Basis
dieser Messverfahren verfügbar
war.
-
Eine
zweite Gruppe von selbstüberwachenden
Temperaturmessverfahren beruht auf der Kombination mehrerer Sensorelemente
und derer paralleler Auswertung.
-
Bei
den Verfahren nach
WO 98/08067 ,
WO 01/03099 ,
US 6,473,708 und
EP 0 775 897 A1 werden Kombinationen
von Thermoelementen mit anderen Temperaturmessprinzipien vorgeschlagen,
um die begrenzte Langzeitstabilität einer Thermoelementmessung
zu verbessern bzw. um deren Drifteffekte detektieren zu können. Thermoelemente
weisen z.B. gegenüber
Platinwiderstands-Messelementen in vielen Anwendungen ein schlechteres
Langzeitverhalten auf, so dass eine zuverlässige und stabile Messung der
Temperatur nur über
relativ kurze Zeiträume
möglich
ist. Gegenüber
einer reinen, einzelnen Thermoelementmessung werden jedoch durch
eine Schätzung
der Temperatur aus mehreren Sensorwerten über eine längere Zeit kleinere Messfehler
erzielt. Außerdem
kann eine Überschreitung des
Messfehlers erkannt werden.
-
Ein
Nachteil dieser Methode ist, dass zumindest eine anfängliche,
aufwändige
gegenseitige Kalibration der Fühlerkombination
erforderlich ist, bei der alle temperaturabhängigen, in die spätere Messung mit
einbezogenen Größen über der
Temperatur erfasst werden, um eine Referenzdatenbasis zum späteren Vergleich
mit den aktuellen Messwerten zur Verfügung zu haben (D. A.
Barberree: "Dynamically Self-Validating
Contact Temperature Sensors",
Accu-Tru International
Corporation, 1996).
-
Ein
weiterer Nachteil dieses Messprinzips ist die Notwendigkeit zur
Messung und Auswertung mehrerer völlig unterschiedlicher Messprinzipien (z.B.
Thermospannung und Widerstandswert). Hierdurch steigt die Komplexität und Störanfälligkeit
der Sensorauswertung an, da zwei völlig unterschiedliche Messkanäle über den
gesamten Messbereich eine hohe Genauigkeit und Robustheit gegenüber Störungen aufweisen
müssen.
-
Eine
redundante Auswertung zweier gleicher Fühlerelemente (2× Thermoelement,
2× Platinwiderstandsfühler) mit
Vergleich der beiden gemessenen Temperaturen ist ebenfalls bekannt
und als industrieller Sensor als Seriengerät verfügbar. Die hier realisierte
homologe Redundanz hat den Nachteil, dass sich die gleichen Messelemente
bei Umwelteinwirkungen (Thermalzyklen, Alterung) oder bei Fehlerzuständen (z.B.
Isolationsfehler durch Wasser im Messfühler) ähnlich gleichsinnig verhalten
und sich so durch ein Vergleich der redundant gemessenen Temperaturen
nicht sicher eine Messwertdrift detektieren lässt.
-
Gerade
bei Widerstands-Temperaturmesselementen, bei denen in der Praxis
immer wieder Isolationsprobleme beispielsweise durch eingedrungenes
Messmedium im Fühler,
wie auch Wasser in den Fühlerleitungen
auftreten, ist durch den parallel zum Widerstand des Sensorelements
liegenden Isolationswiderstand eine fehlerhafte Temperaturmessung wahrscheinlich.
Da ein solcher Isolationsfehler bei zwei räumlich nahe liegenden Elementen
(im gleichen Fühlerschutzrohr)
einen ähnlichen
bis gleichen Parallelwiderstand hervorruft (Gleichtaktfehler), wird auch
die ausgewertete Temperaturdifferenz der beiden Fühlerelemente
klein bleiben, obwohl die absolut gemessene Temperatur bereits deutlich
von ihrem Sollwert abweicht. Dies führt selbst bei Anordnungen mit
mehreren Platin-Widerstandmesselementen unterschiedlichen Nennwiderstands
(aber gleicher Kennliniencharakteristik mit positivem Temperaturkoeffizient)
zu einer schlechten, zum Teil unmöglichen Detektier barkeit eines
absoluten Temperaturmessfehlers durch Vergleich der gemessenen Einzeltemperaturen.
-
Eine
weitere Möglichkeit,
den Kalibrationsaufwand zu reduzieren, ist der Einsatz einer sogenannten
kalibrationsfreien Temperaturmessung auf Basis von Halbleiter PN-Übergängen (
DE 197 10 829 A1 ;
US 5,982,221 ;
US 5,195,827 ;
O. Kanoun: "Kalibrationsfreie
Temperaturmessung auf Basis von bipolaren Transistoren, neue Perspektiven
für die
Messtechnik", Zeitschrift
tm 4/2002, Oldenburg Verlag, 2002).
-
Hier
erfolgt die Temperaturbestimmung auf Basis verschiedener Kennlinien-Modelle der Strom-/Spannungskennlinie
eines PN-Übergangs und
der Messung verschiedener Strom-/Spannungspunkte dieser Kennlinie.
Auf Basis dieser Schar von Kennlinienpunkte werden alle Parameter
des Kennlinienmodells ermittelt. Ein Parameter ist dabei die Temperatur
der Sperrschicht, die dann als Temperatur-Messwert verfügbar ist.
Durch die universelle Gültigkeit
dieses Kennlinienmodells kann nahezu jeder beliebige Halbleiter
PN-Übergang
ohne vorherige Kalibration mit hoher Genauigkeit auf seine Temperatur
hin ausgewertet werden.
-
Dabei
zeigen sich die Verfahren zwar robust gegenüber Parameterveränderungen
und -streuung des jeweiligen gemessenen PN-Übergangs. Sie führen jedoch
dann zu unzuverlässigen
Messwerten, wenn der zu messende PN-Übergang
derart degradiert, dass sein Verhalten (teilweise) nicht mehr dem zu
Grunde liegenden Kennlinienmodell entspricht. Elektrische oder elektromechanische
Degradationen innerhalb der Messkette (z.B. elektrische Störungen, EMV
oder Leitungskorrosion) können
ebenfalls die Schar von Messpunkte so verfälschen, dass die darauf basierende
Kennlinienbestimmung ungenau wird.
-
Der
Aufwand zur Aufnahme der Kennlinienpunkte, wie auch deren Weiterverarbeitung
zu einem Kennlinienmodell ist dabei oft erheblich höher, als
die Messung z.B. eines Widerstands-Temperaturmesselements.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen langzeitstabilen Temperatursensor
zu entwickeln, der das Verlassen definierter Messtoleranzgrenzen
oder den teil- oder vollständigen
Defekt der Temperaturmessung automatisch detektieren kann.
-
Von
besonderer Wichtigkeit ist hierbei das zuverlässige Erkennen von Gleichtaktfehlern.
-
Zur
Temperaturmessung, wie auch zur Selbstüberwachung, soll möglichst
nur ein Typ von Messsignal erfasst werden müssen. Damit kann die zum Sensor
gehörende
Auswerteelektronik einfach, zuverlässig und günstig gehalten werden.
-
Die
gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Sensoranordnung
nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausführungen
sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
-
Die
erfindungsgemäße Anordnung
beinhaltet mindestens zwei Sensorelemente mit temperaturabhängiger Impedanz,
die innerhalb eines Sensorkopfs thermisch gekoppelt integriert sind.
-
Dabei
ist hervorzuheben, dass die temperaturabhängigen Impedanzen möglichst
unterschiedliche Temperatur-/Widerstandskennlinien (Kennlinie "A" und "B")
aufweisen, um so eine diversitäre
Redundanz der Fühlerelemente
zu gewährleisten.
-
Die
Sensorrohdaten aus dem Sensorkopf gelangen in die Messwertverarbeitung.
Diese werden hier weiterverarbeitet und die entsprechenden Sensorausgangsinformationen
(wie beispielsweise einen der Messtemperatur proportionalen Strom
oder ein separater Diagnoseausgang) daraus erzeugt, die dann zur
weiteren Verarbeitung an eine übergeordnete
Steuerinstanz weitergeleitet werden.
-
Zur
Detektion möglicher
Fehler oder Drifteffekte werden die gemessenen Temperaturen aller Sensorelemente
unabhängig
voneinander bestimmt und dann miteinander verglichen. Übersteigt
das Ergebnis dieses Temperaturvergleichs einen ersten definierten
Schwellwert, kann von einer beginnenden De gradation der Messung
ausgegangen werden. In diesem Falle gibt das Temperaturmesssystem
eine Warnung aus.
-
Überschreitet
das Vergleichsergebnis einen zweiten, höheren Schwellwert, so ist von
einer fehlerhaften Temperaturmessung auszugehen. Das Temperaturmesssystem
gibt einen Alarm aus.
-
Die
mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass die zu messende Temperatur gleichzeitig mittels mehrerer diversitärer Temperaturmesskanäle erfasst
werden kann, die eine hohe Diskriminierung von Gleichtaktfehlern
ermöglichen,
aber dazu bei allen Messkanälen
lediglich die Messung des elektrischen Widerstands erforderlich
ist. Dadurch kann die am Sensorkopf angeschlossene Auswertung relativ
einfach und günstig realisiert
werden. Der Gleichlauf der einzelnen Messkanäle innerhalb der Auswertung über beispielsweise
Temperatur und Betriebszeit wird so mit minimalem Aufwand erreichbar.
-
Durch
die Verwendung mehrerer Temperaturmesskanäle weist die Erfindung außerdem den Vorzug
auf, dass bei Ausfall von Temperaturmesskanälen eine weiterlaufende Temperaturmessung
mit den noch verbliebenen intakten Messkanälen möglich ist (Backup-Funktion).
-
Ein
weiterer Vorteil dieser Erfindung ist, dass die Sensorelemente mit
einer hohen Langzeitstabilität
verfügbar
sind und so auch die daraus resultierende ausgewertete Messtemperatur
eine hohe Langzeitstabilität
aufweist.
-
Falls
nach längerer
Zeit doch eine Degradation der Sensorelemente einsetzt, wird dies
vom Sensor selbständig
erkannt. Damit ist eine zustandsabhängige Kalibration, Wartung
und Instandsetzung des Temperatursensors möglich, die dem Betreiber einen
wesentlichen Vorteil bei den Gesamt-Betriebskosten seiner Anlage
beschert.
-
Die
Erfindung eignet sich insbesondere für folgende Anwendungsgebiete:
- • Temperaturmessungen,
bei denen der Messwert für
Sicherheitsaufgaben herangezogen wird und deshalb hochzuverlässig verfügbar sein
muss.
- • Temperaturmessungen
innerhalb von Anlagen bei denen die Messtemperatur einen wesentlichen
Einfluss auf die Qualität
oder die Ausbeute des hergestellten Produkts hat.
- • Temperaturmessstellen,
die nach dem Einbau in einer Anlage nur sehr schwer oder mit großem Aufwand
erreichbar sind und deshalb deren Wartungs- und Instandhaltungsaufwand
minimal sein muss.
- • Temperaturmessungen,
bei denen eine falsche oder ungenaue Messung finanzielle, ökologische oder
gesundheitliche Folgen haben kann.
- • Temperaturmessungen,
bei denen bei einer beginnenden Degradation der Messung sichergestellt
sein muss, dass für
einen beschränkten
Zeitraum ein mindestens eingeschränkter Messbetrieb verfügbar bleibt
(z.B. um die Anlage in einen sicheren Zustand zu bringen).
-
Die
Erfindung wird im Folgenden anhand beispielhafter Ausführungen
sowie unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild der zuvor beschriebenen allgemeinen Sensoranordnung,
-
2 ein
Detail einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung
in Reihenschaltung,
-
3 ein
Detail einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung
in Parallelschaltung,
-
4 ein
beispielhafter mechanischer Aufbau des Sensorkopfs.
-
1 zeigt
die grundsätzliche
erfindungsgemäße Sensoranordnung.
Innerhalb eines Sensorkopfs (1) sind Widerstands-Messelemente
(2 und 3) mit ihren unterschiedlichen Widerstands-/Temperaturkennlinien
A und B thermisch gekoppelt integriert. Ihre Sensor-Rohdaten (4)
werden in der Messwertverarbei tung (5) weiterverarbeitet
und daraus die Sensorausgangsinformationen (6) gebildet,
die einer übergeordneten
Steuerinstanz (7) zur Verfügung gestellt werden.
-
Eine
erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigt 2.
Hier ist ein Widerstandstemperatur-Sensorelement mit negativem Temperaturkoeffizient
(9) mit einem Widerstandstemperatur-Sensorelement mit positivem
Temperaturkoeffizient (8) in Reihenschaltung verschaltet.
Beide Temperaturfühler
sind thermisch miteinander gekoppelt in einem Sensorkopf (1)
integriert. Die Verbindung zur Messwertverarbeitung (5)
erfolgt über
eine 4- oder 5-polige Verbindung.
-
Die
Sensorquelle (15) treibt einen Messstrom (13)
durch die temperaturabhängigen
Widerstände
der Sensorelemente (8/9). Die an den Sensorelementen
abfallenden Spannungen (14) können über elektrische Anschlüsse von
der Messwertverarbeitung (5) abgegriffen werden. Bei Verwendung
der gängigen
3- bzw. 4-Leiter Widerstandsmesstechnik gehen Leitungswiderstände R11
... R14 (10 ... 13) dieser Verbindungsleitungen
nicht in das Messergebnis verfälschend
mit ein.
-
Eine
Erweiterung der erfindungsgemäßen Reihenschaltung
zweier Sensorelemente um weitere in Reihe geschalteter resistiver
Sensorelemente, ist für
den Fachmann leicht ersichtlich. Ebenso ist für den Fachmann leicht ersichtlich,
dass die Reihenfolge der beiden Sensorelemente (8/9)
innerhalb der vom Messstrom Im (13) durchflossenen Reihenschaltung
beliebig sein kann.
-
Vorteilhaft
ist bei dieser Sensoranordnung, dass durch die unterschiedlichen
Vorzeichen der Temperaturkoeffizienten der Widerstands-Messelemente
eine sehr gute Diskriminierung von Gleichtakt-Messfehlern erreichbar
ist. Durch die Reihenschaltung kann außerdem die Anzahl der Verbindungsleitungen
zwischen Sensorkopf (1) und Messwertverarbeitung (5)
reduziert werden.
-
Eine
zweite Lösungsvariante
für einen
erfindungsgemäßen Sensorkopf
zeigt 3. Hier werden im Gegensatz zu 2 die
Temperatur-Widerstandsmesselemente (8/9) in einer
Parallelschaltung kombiniert. Auch hier weisen beide Messelemente
vorzeichenverschiedene Temperaturkoeffizienten auf und sind thermisch
gekoppelt.
-
Die
Ströme
Im1 und Im2 durch die Sensorelemente (13) werden von den
beiden Sensorquellen (15) getrieben. Die Spannungsabfälle über den
Sensorelementen (14) werden wiederum von der Messwertverarbeitung
(5) abgegriffen.
-
Neben
den Vorteilen der ersten Ausgestaltung führt hier eine fehlerhafte Unterbrechung
eines der Sensorelemente nicht zum kompletten Ausfall des Sensorkopfs,
da durch die Parallelschaltung beide Sensorelemente unterschiedliche
Strompfade haben. So kann die Widerstandsmessung mit dem jeweils
noch intakten Messelement fortgesetzt werden.
-
Eine
Erweiterung der beschriebenen Parallelschaltung um weitere parallel
oder in Serie geschaltete resistive Sensorelemente, ist für den Fachmann
leicht ersichtlich und ohne größeren Aufwand möglich.
-
Unabhängig von
der gewählten
Lösungsvariante
können
die Sensorquellen (15) auch über Schaltelemente (16)
geschaltet betrieben werden. Dies hat den Vorteil, dass die Eigenerwärmung der
Sensorelemente (8/9) durch Pulsbetrieb verringert
wird und bei Teildefekten im Sensorkopf durch entsprechendes Schalten
der Sensorquellen ein teilweiser Weiterbetrieb ermöglicht wird
(Redundanzumschaltung).
-
Unabhängig von
der gewählten
Lösungsvariante
können
durch Erweiterung der Sensordatenerfassung (5) noch beispielsweise
folgende sekundäre Messdaten
des Sensorkopfes (1) zur Verbesserung der Messgenauigkeit,
der Verminderung der Ansprechzeit des Sensors oder zur Erweiterung
der Drift- und Fehlerüberwachung
erfasst werden:
- • Thermospannungen im Sensorkopf
und auf den Verbindungsleitungen zwischen Sensorkopf und Sensorauswertung
zur Fehlerkompensation.
- • Vergleich
des in den Sensorkopf (1) einfließenden Messstroms
- • mit
dem aus dem Sensorkopf ausfließenden Messstrom.
- • Leckströme zwischen
den Anschlüssen
des Sensorkopfs und dessen Gehäuse.
- • Messung
des Selbsterwärmungseffektes
durch Einprägen
verschieden großer
Ströme
in die Temperaturfühler
und Bestimmung der Änderung
ihrer Sensordaten als Integritätskontrolle
und zur Kompensation des Selbsterwärmungsfehlers der Fühlerelemente.
- • Zeitlicher
Gradient der erfassten Sensordaten
-
Unabhängig von
der gewählten
Ausgestaltung der Erfindung muss dafür gesorgt werden, dass beide
Messelemente einen möglichst
guten thermischen Gleichlauf haben, damit auch bei Temperaturgradienten
am Sensorkopf die beiden gemessenen Elementtemperaturen nicht auseinander
laufen und so die Messwertauswertung (5) fälschlicherweise eine
Degradation der Sensorelemente detektieren würde. Dies kann dadurch erreicht
werden, dass entsprechend 4 die beiden
Messelemente räumlich nahe
in ein Material „K" mit relativ geringem
Wärmewiderstand
und/oder hoher thermischer Kapazität eingebettet werden. Dadurch
ist eine gute thermische Kopplung zwischen den beiden Sensorelementen
sichergestellt. Die räumliche
Anordnung der Sensorelemente kann dabei sowohl nebeneinander (wie in 4)
als auch hintereinander im Sensorkopf erfolgen und ist abhängig von
der jeweiligen Anwendung (z.B. Strömungsgeschwindigkeit des Messmediums)
oder geometrischen Ausgestaltung des Sensorkopfs.
-
Diese
Anordnung wird von einem zweiten Material „R" zumindest teilweise umschlossen, das einen
höheren
Wärmewiderstand
besitzt und die Schnittstelle zum zu messenden Medium bildet. Dieses
zweite Material kann auch als Schutzrohr ausgebildet sein, das für eine hermetische
Trennung zwischen Sensorelementen und Messmedium sorgt.
-
Erfährt der
Sensorkopf nun vom Medium her einen Temperaturgradienten, wird dieser
durch das Material „R" verhältnismäßig schlecht übertragen, während durch
Material „K" dafür gesorgt
ist, dass der dann noch an den Messelementen ankommende Temperaturgradient
möglichst
uniform beide Messelemente trifft.
-
Die
thermischen Widerstände
der Materialien „R" und „K" bilden so zusammen
mit den thermischen Kapazitäten
der Sensorelemente wie auch der Materialien „R" und „K" eine Art thermischen Tiefpass, der
den thermischen Gleichlauf beiden Sensorelemente verbessert.