DE3006669A1

DE3006669A1 - Messanordnung mit einem thermoelement

Info

Publication number: DE3006669A1
Application number: DE19803006669
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Phys. Rainer 6901 Gaiberg Berthold
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1980-02-22
Filing date: 1980-02-22
Publication date: 1981-08-27

Description

Meßanordnung mit einem Thermoelement.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßanordnung mit einem Thermoelement und einer Meßschaltung zur Temperaturbestimmung.
Aus der Patentanmeldung P 27 26 511.8 sind Meßanordnungen für die laufende Überwachung eines elektrischen Widerstandsthermometers oder eines Temperaturfühlers mit Thermoelement bekannt, die die im Laufe des Betriebes auftretenden Veränderungen im Vergleich zu einer ursprünglichen Kalibrierung erkennen und die daraus resultierenden Fehler zwischen angezeigtem und wahrem Meßwert korrigieren lassen. Damit wird sichergestellt, daß die im Neuzustand vorliegende Genauigkeit eines Temperaturfühlers während des Betriebes überwacht werden kann und eine z.B. durch mechanische oder chemische Einflüsse hervorgerufene Beeinträchtigung der zeitlichen Konstanz der Genauigkeit eines Meßwertaufnehmers erkannt wird.
Bei der bekannten Meßanordnung mit einem Thermoelement wird eine spulenförmige Ausbildung eines der meßaktiven Leiter vorgeschlagen. Der meßaktive Leiter kann dann z.B. als Sekundärspule zweier galvanisch getrennter, jedoch transformatorisch gekoppelter Spulen geschaltet sein, wobei eine niederfrequente Hilfswechselspannung an der Primärspule liegt und die in der Sekundärspule induzierte Spannung als zusätzlicher Meßwert dient. Bei einer Änderung des Hilfsmeßwertes wird die Temperaturanzeige entsprechend selbsttätig korrigiert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßanordnung zur Temperaturmessung mit einem Thermoelement zu entwickeln, die die im Laufe des Betriebes eintretenden Veränderungen der Funktionsweise des Thermoelementes selbsttätig erfaßt und korrigiert, ohne daß dabei eine spulenförmige Ausbildung eines der meßaktiven Leiter des Thermoelementes zwingend erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Thermodrähte des Thermoelementes mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes des Thermoelementes verbunden sind.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß durch die Messung des elektrischenWiderstandes des.Thermodrahtes neben der Thermospannungsmessung die Zuverlässigkeit der Temperaturanzeige von Thermoelementen durch Ausnutzung von redudanter Information erhöht wird.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Thermodrähte des Thermoelementes über einen Umschalter wahlweise mit der Meßschaltung zur Temperaturbestimmung und mit der Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes des Thermoelementes verbindbar.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes des Thermoelementes über eine Auswertevorrichtung mit der Meßschaltung zur Temperaturbestimmung verbunden ist. Mit Hilfe der Auswertevorrichtung wird in vorteilhafter Weise eine Korrektur des gemessenen Temperaturwertes vorgenommen, so daß sich der wahre Temperaturwert ergibt. Ferner wird ein eventueller Ausfall des Thermoelementes angezeigt.
Desweiteren wird vorgeschlagen, entweder den elektrischen Gleichstromwiderstand oder den elektrischen Wechselstromwiderstand des Thermoelementes heranzuziehen. Zur Bestimmung des Wechselstromwiderstandes des Thermoelementes ist die Überwachungseinrichtung zweckmäßigerweise über Kondensatoren mit den Thermodrähten verbunden. Bei dieser Anordnung entfällt vorteilhafterweise ein Umschalter. Vorzugsweise arbeitet die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Wechselstromwiderstandes mit Hochfrequenz.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Temperaturmeßanordnung für Thermoelemente mit einer Einrichtung zur Messung und Überwachung des elektrischen Gleichstromwiderstandes der Thermodr ähte, Fig. 2 eine Temperaturmeßanordnung für Thermoelemente mit einer Einrichtung zur Messung und Überwachung des elektrischen Wechselstromwiderstandes der Thermodrähte.
Die Erfindung macht sich zunutze, daß sich zerstörende Einflüsse auf die Thermodrähte, wie eindringende Fremdstoffe, Oxidation und/oder Reduktion der Oberfläche, Ver- sprödung des Thermoelementmaterials durch eine elektrische Widerstandsänderung bemerkbar machen. Diese läßt sich sowohl durch eine Messung des Gleichstromwiderstandes, als auch durch eine Messung des Wechselstromwiderstandes ermitteln.
In Fig. 1 ist eine Temperaturmeßanordnung für Thermoelemente mit einer Einrichtung zur Messung und Überwachung des elektrischen Gleichstromwiderstandes der Thermodrähte dargestellt. Ein Thermoelement 1 ist mit seinen Thermodrähten la, lb über einen zweipoligen Umschalter 2 in der einen Schaltstellung mit einer herkömmlichen Meßschaltung zur Temperaturbestimmung 3 geschaltet und in der anderen Schaltstellung mit einer Überwachungseinrichtung 4a, die den elektrischen Gleichstromwiderstand der Thermodrähte la, lb mißt. Während dieser Messung muß die hochohmige Meßschaltung 3 kurzzeitig mit Hilfe des Umschalters 2 abgetrennt werden, damit ihr Eingang nicht durch die Überwachungseinrichtung 4a kurzgeschlosser. wird. Die von der Überwachungseinrichtung 4a meßtechnisch erfaßten Änderungen der physikalischen Eigenschaften der Thermodrähte la, Ib werden einer Auswertevorrichtung 5 zugeführt, dort weiterverarbeitet und in Form eines Korrektur- oder Fühlerausfallsignals in die Meßschaltung zur Temperaturbestimmung 3 abgegeben. Die Auswertevorrichtung 5 steuert desweiteren den Umschalter 2.
In Fig. 2 ist eine Temperaturmeßanordnung für Thermoelemente mit einer Einrichtung zur Messung und Überwachung des elektrischen Wechselstromwiderstandes der Thermodrähte einer herkömmlichen Meßschaltung zur Temperaturbestimmung 3 beschaltet, zum anderen mit einer Überwachungseinrichtung 4b, die den elektrischen Wechselstromwiderstand der Thermodrähte la, lb mißt. Da diese Messung über eine kapazitive Ankoppelung mit den Kondensatoren 6 durchführbar ist, kann der in Fig. 1 angegebene Schalter 2 entfallen.
Die Überwachung erfolgt kontinuierlich neben der Temperaturmessung. Die Überwachungseinrichtung 4b arbeitet vorzugsweise mit Hochfrequenz, da hierbei infolge des Skineffektes die Widerstandsänderungen am besten erfaßt werden, die ja durch Korrosionsschäden zuerst an der Drahtoberfläche auftreten, d.h. korrosive Stoffe von der Oberfläche in die Thermoelementwerkstoffe eindringen.
Die Temperaturbestimmung in der Meßschaltung 3 erfolgt dabei in bekannter Weise über eine Thermospannungsmessung.
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Claims

Ansprüche Meßanordnung mit einem Thermoelement und einer Meßschaltung zur Temperaturbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermodrähte (la, lb) des Thermoelementes (1) mit einer Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes (4) des Thermoelementes (1) verbunden sind.
2. Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermodrähte (la, lb) des Thermoelements (1) über einen Umschalter (2) wahlweise mit der Meßschaltung zur Temperaturbestimmung (3) und mit der Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands (4) des Thermoelements (1) verbindbar sind.
3. Meßanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Widerstands (4) des Thermoelemntes (1) über eine Auswertevorrichtung (5) mit der Meßschaltung zur Temperaturbestimmung (3) verbunden ist.
4. Meßanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Gleichstromwiderstandes (4a) des Thermoelementes (1).
5. Meßanordnung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Wechselstromwiderstandes (4b) des Thermoelementes (1).
6. Meßanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des Wechselstromwiderstandes (4b) des Thermoelementes (1) über Kondensatoren (6) mit den Thermodrähten (la, lb) verbunden ist.
7. Meßanordnung nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung zur Bestimmung des elektrischen Wechselstromwiderstandes (4b) mit Hochfrequenz arbeitet.