DE3024887C2

DE3024887C2 - Anordnung zur direkten hochpräzisen Temperaturmessung durch extrem niederohmige Meßwiderstände

Info

Publication number: DE3024887C2
Application number: DE19803024887
Authority: DE
Inventors: Werner Prof. Dr. 2308 Preetz Kroebel
Original assignee: Hdw-Elektronik 2300 Kiel De GmbH; Hdw Elektronik 2300 Kiel GmbH
Current assignee: Hdw-Elektronik 2300 Kiel De GmbH
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1980-07-01
Publication date: 1986-09-25
Also published as: DE3024887A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur direkten hochpräzisen Messung der Temperatur flüsiger und gasförmiger Medien mittels extrem niederohmiger Meßwiderstände.

Mittels eines bekannten elektrischen Temperatursensors extrem kleiner Zeitkonstante (DE-OS 29 10 957) werden für Temperaturmessungen im Meer aber auch für andere Temperaturmessungen äußerst wichtige geringe Zeitkonstanten von ca. 10-³sec erreicht, wobei der eigentliche Meßwiderstand aus Platindraht besteht, in den das Meßmedium (Wasser, Luft) ohne Schutz eingetaucht wird. Bei diesem bekannten elektrischen Temperatursensor ist es von Nachteil, daß durch den Nebenschluß, den das umgebende Medium auf den Temperatursensor ausübt, beispielsweise durch den Einfluß des umgebenden Salzwassers, in einer Größenordnung von ca. 5 · 10-²⁰C ausgeübt, wenn beispielsweise sich der Salzgehalt von Salzwasser sich von 35%o auf beispielsweise 1 %o verringert.

Bei hochpräzisen Temperaturmessungen bis zu 10-³⁰ C sind diese durch Nebenschluß hervorgerufenen Einflüsse so groß, daß die mit dem bekannten Temperatursensor möglichen hochpräzisen Messungen der Temperatur vielfach nicht erreicht werden können, da der Meßfehler (bedingt durch den Einfluß des Nebenschlusses) größer als die eigentliche Meßgröße ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung zu schaffen, die hochpräzise Messungen der Temperatur durch extrem niederohmige Widerstände tatsächlich unter weitestgehender Ausschaltung des Einflusses des Nebenschlusses ermöglicht.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Ausbildung langer Nebenschlußbahnen wenigstens eine vom Meßmedium bestrichende Wand aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen ist, welche ein Loch aufweist, durch das der Meßwiderstand zu seinem Zuführungsenden hin durch geschleift ist.

Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß schon mit dieser wenig aufwendigen konstruktiven Maßnahme der Einfluß des Nebenschlusses auf die Temperaturmessung flüssiger oder gasförmiger Medien weitestgehend ausgeschlossen wird. Durch diese Maßnahme verlängert sich nämlich der Abstand zwischen dem Meßwiderstand auf der einen gegenüber der anderen Seite der hier plattenförmig ausgebildeten Wand aus elektrisch isolierendem Material.

Vorteilhafterweise sind zur Erzielung größerer Verlängerungswege der Nebenschlüsse zu beiden Seiten der Wand querverlaufend zusätzliche Wände aus elektrisch isolierendem Material angeordnet Sie schränken die Nebenschlußwirkung längs des Meßwiderstandes

ίο links und rechts von der isolierenden Wand weiter ein.

Gemäß einer vorteilhaften anderen Ausführungsform umgeben zwei Wände die jeweiligen Abschnitte des Meßwiderstandes von seinen Zuführungsenden zum Loch bogenförmig, wodurch mit dieser etwas abgewandelten konstruktiven Maßnahme ebenfalls weitere Verlängerungswege der Nebenschlüsse erzielt werden, so daß auch bei dieser Ausführungsform der Einfluß der Nebenschlußwirkung auf den Meßwiderstand und damit das Meßergebnis verringert wird.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme aut die nachfolgenden schematischen Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Darin zeigt

Abb. la eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Anordnung,

Abb. Ib die Anordnung von Abb. 1, jedoch in einer um 90° gedrehten Seitenansicht,

A b b. 2 eine zweite Ausführungsform in der Seitenansicht mit quer verlaufenden zusätzlichen Wänden,

Abb. 3a eine weitere Ausführungsform der Anordnung mit bogenförmig den Meßwiderstand umgebenden Wänden in der Seitenansicht,

Abb.3b eine Draufsicht auf die in Abb.3a dargestellte Ausführungsform und

Abb.4 eine Ausführungsform mit dreieckiger Führung des Meßwiderstandes in der Seitenansicht.

In den A b b. la und Ib ist der Grundaufbau der Anordnung dargestellt. Die Bezugsziffern 1 und 2 bezeichnen die Zuführungsenden des Thermometerwiderstandes 20, der durch ein Loch 8 in einer Wand 7 aus elektrisch isolierendem Material hindurchgeführt ist.

Der Nebenschluß um den Meßwiderstand 20 kann auf eine zylindrische Wassersäule mit einem Durchmesser von ca. 5 bis 10 mm zurückgeführt werden.

Durch die vorstehend dargestellte konstruktive Ausgestaltung der Anordnung verlängert sich die Distanz zwischen dem Meßwiderstand auf der einen gegenüber der anderen Seite der elektrisch isolierenden Wand 7. Eine Halterung und Isolierung 9 bildet die Halterung für

so die Zuführungen zum Meßwiderstand 20. Die Zuführungen müssen wegen des extrem niederohmigen Meßwiderstandes (vom Schnitt 5—6 an nach unten) aus noch wesentlich niederohmigen Anschlüssen bestehen. Bei 15 und 16 vorgesehene Abgriffe erlauben zurTemperaturmessung nur den Teil des Meßwiderstandes 20 zur Wirkung zu bringen, der von der Temperatur der Zuleitungen praktisch unbeeinflußt ist. Die plattenförmige Wand 7 aus elektrisch isolierendem Material ist in Abb. Ib von der Seite her dargestellt. Wobei das Loch 8 für die Durchführung des Meßwiderstandes durch die Wand 7 hindurch dient.

Die Ausrichtung der Anordnung gemäß den A b b. 1 a und Ib während der Messung erfolgt dabei so, daß das Medium, beispielsweise Seewasser, in diesen Abbildungen von oben, bezogen auf Loch 8 nach unten auf die Halterung 9 zu am Meßwiderstand 20 vorbeislreicht oder so, daß die Strömung des Wassers relativ zur Anordnung gemäß Fig. la senkrecht zur Bildebene er-

folgt.

Zur Erzielung weiterer Verlängerungswege der Nebenschlüsse sind gemäß der Darstellung von A b b. 2 noch Isolierplatten 10,11 und 12 zusätzlich eingebracht. Diese schränken die Nebenschluß längs de^ Meßwider-Standes 20 links und rechts von der Wand 7 aus isolierendem Material weiter ein.

In den A b b. 3a und 3b ist eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine Anordnung dargestellt, in der zwei Platten 13, 14 aus elektrisch isolierendem Material ge- ίο bogen um die Meß Widerstandsabschnitte links und rechts von Loch 8 herumgelegt sind.

A b b. 4 stellt eine Anordnung dar, bei der durch eine dreieckige Führung des den Meßwiderstand 20 bildenden Drahtes von der Zuführung 1 über Loch 8 zum anderen Ende der Zuführung 2 die bei Nebenschluß besonders empfindlichen Teile weit auseinander zu liegen kommen. Auch bei dieser Ausführungsform läßt sich die Nebenschlußbahn durch eine dazwischen angeordnete Isolierplatte entsprechend der Darstellung von Abb. la weiter verlängern. Dieses Vorgehen läßt sich durch das Einbringen weiterer parallel dazu angeordneter Platten noch wirksamer gestalten.

Das Prinzip der Verlängerung der Nebenschlußbahnen ist auf die aufgeführten Beispiele nicht beschränkt. Die Wirkung des Nebenschlusses des temperaturabhängigen Meßwiderstandes ist abhängig von diesem Widerstand selbst. Sie kann daher im positiven Sinn durch die Wahl der Größe des temperaturabhängigen Meßwiderstandes beeinflußt werden. Bei Werten im Bereich von ca. )0-² Ohm muß dabei aber beachtet werden, daß der ohmsche Verlustwiderstand für die Primärwicklung des Transformators kleiner sein muß als die beispielhaft genannten 10~² Ohm. Auch der Verlustwiderstand der Sekundärwicklung muß dann kleiner sein als ü² R Sekundärverlust, wenn ü das Übersetzungsverhältnis zwischen Sekundär- und Primärspule ist. Zur Erreichung dieser Festlegung muß der Transformator eine extrem hohe Permeabilität und kleinen Luftspalt haben. Da diese Realisierungen von der gewählten Meßfrequenz abhängen, bei sehr viel höheren Frequenzen aber die Meßzeitintervalle sehr verkürzt sind, gibt es z. B. gegenüber einer für die oben erwähnte Zweiphasenbrücke oft beutztcn Frequenz von 500 Hz ein Optimum für die Wahl der bestmöglichen Meßfrequenz. In dieses Optimum geht auch das bei Frequenzen unter etwa 2 KHz bekannte Rauschen ein. Daraus resultiert eine optimale Meßfrequenz von etwa 3—10 KHz. Mit ihr wird dann auch berücksichtigt, daß bei einer Zeitkons^ante von etwa ΙΟ-³ see und eine Meßfrequenz von 500 Hz ohnehin zu niedrig ist.

Um den bei hochpräzisen Ternperaturmessungen bis zu etwa 10-³⁰C störenden Einfluß durch Nebenschluß unwirksam auf das Meßergebnis zu machen, kann neben der vorangehend erläuterten Maßnahme noch eine vollständige oder auch teilweise, die Zeitkonstante des Temperatursensors wenig ändernde geringe (dünne) Isolierschicht auf den Meßwiderstand aufgebracht werden, wobei sich die Isolierung auf diejenigen Teile des Meßwiderstandes beschränken läßt, zwischen denen ein &o Nebenschluß am stärksten wirkt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur direkten hochpräzisen Messung der Temperatur flüssiger und gasförmiger Medien mittels extrem niederohmiger Meßwiderstände, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung langer Nebenschlußbahnen wenigstens eine vom Meßmedium bestrichene Wand (7) aus elektrisch isolierendem Material vorgesehen ist, welche ein Loch (8) aufweist, durch das der Meßwiderstand (20) zu seinen Zuführungsenden (1, 2) hindurchgeschleift ist.

2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Wand (7) verlaufend zusätzliche Wände (10, 11, 12) aus elektrisch isolierendem Material angeordnet sind.

3. Anordnung nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wände (13,14) die jeweiligen Abschnitte des Meßwiderstandes (20) von seinen Zuführungsenden (1,2) zum Loch (8) hin bogenförmig umgeben.