DE2042047B2

DE2042047B2 - Temperaturmesseinrichtung

Info

Publication number: DE2042047B2
Application number: DE19702042047
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 6729 Wörth Maurer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1970-08-25
Publication date: 1972-07-06
Also published as: DE2042047A1; DE2042047C3; FR2104467A5; GB1311405A

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmeßeinrichtung mit hoher Absolutgenauigkeit und großer Ansprechgeschwindigkeit, im wesentlichen bestehend aus der Differenzschaltung eines ersten Temperaturfühlers mit großer Ansprechgeschwindigkeit und eines gleichartigen zweiten Temperaturfühlers mit kleiner Ansprechgeschwindigkeit, deren Ausgangsgröße der eines dritten Temperaturfühlers additiv zugeführt wird.

Bei Temperaturmeßeinrichtungen, insbesondere in der Reaktormeßtechnik, wird häufig hohe Absolutgenauigkeit und große Ansprechgeschwindigkeit gefordert; diese Forderungen sind jedoch bei und mit bekannten Kontaktthermometern nicht ohne weiteres realisierbar.

Wird bei der Temperaturmessung hohe Absolutgenauigkeit verlangt, so benutzt man üblicherweise Widerstandsthermometer. Diese Widerstandsthermometer sind bei befriedigend stabilem Aufbau träge, d. h., ihre Ansprechgeschwindigkeit ist gering.

Thermoelemente hingegen haben eine relativ große Ansprechgeschwindigkeit, die mit ihnen erreichbare absolute Meßgenauigkeit ist jedoch wesentlich geringer als bei den genannten Widerstandsthermometern.

Um ein trägheitsloses Ansprechen auf Temperaturänderungen zu erreichen, ist es bekannt, zwei gleichartige Temperaturfühler unterschiedlicher Ansprechgeschwindigkeit in einer Differenzschaltung zu verwenden. Die unterschiedliche Trägheit wird durch entsprechende Ausbildung ihrer Einbettung bzw, Umhüllung erreicht·

Zum gleichen Zweoke, nämlich zur Erhöhung der Ansprechgesohwindigkeit, ist es weiterhin bekannt, die ebengenannte Differenzsohaltung eines ersten Temperaturfühlers mit großer Ansprechgeschwindigkeit und eines gleichartigen zweiten Temperaturfühlers mit kleiner Ansprechgeschwindigkeit mit einem dritten Temperaturfühler so zu kombinieren, daß die Ausgangsgröße der Differenzschaltung der Ausgangsgröße des dritten Temperaturfühlers additiv zugefügt wird.

Ausgehend von den bekannten Schaltungsprinzipien soll eine Temperaturmeßeinrichtung für rauhe Betriebsbedingungen geschaffen werden, mit der sowohl eine hohe Absolutgenauigkeit der Messung erreicht werden kann, die gleichzeitig aber auch eine große Ansprechgeschwindigkeit aufweist.

Eine Lösung der Aufgabe wird in einer Temperaturmeßeinrichtung der eingangs genannten Art gesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste und der zweite Temperaturfühler zur Differenzbildung gegeneinandergeschaltete Thermoelemente sind und daß der dritte Temperaturfühler ein mechanisch stabiles Widerstandsthermometer ist.

Die resultierende Temperaturanzeige T dieser Temperaturmeßeinrichtung setzt sich aus dem Temperaturmeßwert T_w des Widerstandsthermometers und der Differenz der Meßwerte der beiden Thermoelemente A T_TE zusammen, also

Γ= T_w+ Δ T_TE

Beim Eintauchen einer derartigen Geberkombination in das Meßmedium ist die Ausgangsgröße der Temperaturmeßeinrichtung zunächst von dem Difierenzmeßwert der Thermoelemente aufgrund der hohen Ansprechgeschwindigkeit des flinken Thermoelementes bestimmt. Das Differenzmeßsignal der Thermoelemente geht mit dem ansteigenden Meßwert des trägen Thermoelements gegen Null, während das Ausgangssignal des Widerstandsthermometers die Temperatur des Meßmediums annimmt. Die Meßeinrichtung hat im ausgeglichenen Zustand nur noch den Fehler des Widerstandsthermometers, sie weist also hohe Absolutgenauigkeit auf.

Das Prinzig der Erfindung ist anhand der Fig. 1 erläutert.

Die Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Sonde für die Temperaturmeßeinrichtung.

Fig. 1: In einem Eintauchgeber 1 sind die drei erfindungswesentlichen Meßelemente angeordnet, nämlich der temperaturabhängige Widerstand 2' des Widerstandthermometers 2, die Lötstelle 3' des trägen Thermoelements 3 und die Lötstelle 4' des flinken Thermoelementes 4. Das träge Thermoelement 3 ist so ausgebildet, daß seine Ansprechgeschwindigkeit etwa der des Widerstandsthermometers 2 entspricht. Die beiden Thermoelemente 3 und 4 sind in Reihe gegeneinander geschaltet und mit einer Meßschaltung 5 verbunden, deren elektrische Ausgangsgröße jeweils der Differenz Δ T_TE der von den beiden Thermoelementen 3 und 4 gemessenen Temperatur entspricht. Die Meßschaltung 6 gibt ein elektrisches Ausgangssignal ab, das der vom Widerstandsthermometer 2 gemessenen Temperatur T_w entspricht. Die Ausgangssignale der beiden Meßschaltungen 5 und 6 werden in dem Verknüpfungspunkt 7 addiert, das resultierende

Signal wird einem Anzeiger 8 oder einer anderen mflßwertverarbeitenden Einrichtung zugeführt.

Fig, 2; Die schematische Darstellung einer Meßsonde für die erfindungsgemäße Temperaturmeßeinrichtung zeigt ein Schutzrohr U, dan mit einer gut wärmeleitenden, isolierenden Masse 12 gefüllt ist. An seinem unteren Ende ist das Schutzrohr U zu einer Spitze 13 ausgezogen. Im Innern der Spitze 13 ist die Lötstelle 4 des flinken Thermoelements angeordnet. Oberhalb der Spitze 13 sind im Schutzrohr 11 der temperaturabhängige Widerstand 2' des Widerstandsthermometers und die Lötstelle 3' des trägen Thermoelementes benachbart angeordnet.

Beim Eintauchen der Meßsonde in das Meßmedium nimmt die Lötstelle 4' des flinken Thermoelements relativ schnell die Temperatur des Meßmediums an; die prinzipiell bedingte geringe Ansprechgeschwindigkeit des Widerstandsthermometers und des trägen Thermoelementes erlaubt die Anbringung der Meßelemente 2' und 3' an einem beliebigen Ort im Innern des Schutzrohres 11.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Temperaturmeßeinrichtung mit hoher Absolutgenauigkeit und großer Ansprechgeschwindigkeit, im wesentlichen bestehend aus der Differenzschaltung eines ersten Temperaturfühlers mit großer Ansprechgeschwindigkeit und eines gleichartigen zweiten Temperaturfühlers mit kleiner Ansprechgeschwindigkeit, deren Ausgangsgröße der eines dritten Temperaturfühlers additiv zugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Temperaturfühler zur Differenzbildung gegeneinander geschaltet« Thermoelemente (4, 3) sind und daß der dritte Temperaturfühler ein mechanisch stabiles Widerstandsthermometer (2) ist.

2. Temperaturmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Thermoelement (3) so ausgebildet und eingebaut ist, daß es etwa die gleiche Ansprechgeschwindigkeit aufweist wie das Widerstandsthermometer (2).

3. Temperaturmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer aus einem Schutzrohr mit gut wärmeleitender, isolierender Füllung bestehender Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (11) eine ausgezogene Spitze (13) aufweist, in der die Lötstelle (40 des Thermoelements (4) mit großer Ansprechgeschwindigkeit angeordnet ist, während der temperaturabhängige Widerstand (2.0 des Widerstandsthermometers (2) und die Lötstelle (30 des Thermoelements (3) mit geringer Ansprechgeschwindigkeit benachbart oberhalb der Spitze (13) im Schutzrohr (11) angeordnet sind.