DE4212618C2 - Rauschthermometersensor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rauschthermometer­ sensor, bestehend aus einem Rauschwiderstand, der an seinen Enden je zwei zu einer Meßeinrichtung führende Signalleitungen aufweist. Mechanisch geschützt, sta­ bilisiert sowie gegen elektromagnetische Einflüsse ab­ geschirmt wird ein solcher Aufbau durch eine entspre­ chende Ummantelung.

Rauschthermometersensoren werden zur Temperaturmessung bis 2000°C und mehr eingesetzt. Dabei wird die infolge der Temperatureinwirkung veränderliche Rauschspannung des Rauschwiderstandes mittels der Meßeinrichtung ge­ messen.

Es ist bekannt, daß der Rauschwiderstand durch Metall­ draht gebildet wird (DE 28 54 227), der jedoch bei Tem­ peraturen von 1500°C und darüber infolge chemischer Re­ aktionen und Rekristallisation brüchig wird.

Darüber hinaus wirken sich Aufheiz- und Abkühlphasen zerstörend auf den Sensor aus, da dieser aus verschie­ denen Materialien (z. B. Metall und Bornitrid zur elek­ trischen Isolierung) mit sehr unterschiedlichen Ausdeh­ nungskoeffizienten besteht. Aus diesen Gründen sind Rauschthermometersensoren im Höchsttemperaturbereich praktisch nur einmal einsetzbar.

Aus Druckschrift DE-Z. Technisches Messen, atm, 1978, Heft 11, S. 387-393 ist bekannt, daß Probleme bezüg­ lich Materialverträglichkeiten und thermischer Ausdeh­ nung durch eine geeignete Materialwahl und durch die Fertigung des Rauschwiderstandes aus einem einzigen Werkstoff gelöst werden könnten. Als Material wird Gra­ phit vorgeschlagen.

Die Verwendung von Graphit ist jedoch mit großen mecha­ nischen Problemen verbunden. Die Herstellung eines fle­ xiblen "Drahtes" aus Graphit ist nicht möglich. Eine dünne, aus Kohlenstoff bestehende Stange ist zu zer­ brechlich. Des weiteren würden sich bei einer "Kohlenstoffstange" die mit Temperaturveränderungen einhergehenden Längenänderungen hinsichtlich mechani­ scher Stabilität nachteilhaft bemerkbar machen.

Darüber hinaus bestehen mechanische Probleme bezüglich der Ankopplung der Signalleitungen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen mechanisch stabilen Rauschthermometersensor zu schaffen, der bei hohen Tem­ peraturen mehrmals verwendbar ist und der keine Probleme bezüglich der Ankopplung aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs.

Kohlenstoff bzw. Graphit verhält sich im Vakuum oder Schutzgas inert und reagiert erst recht nicht mit Kohlenstoffmaterialien aus der Umge­ bung. Aufgrund der Flexibilität der Schnüre treten keine technischen Probleme auf, einen Sensor aus Koh­ lenstoff oder Graphit in einer für den Einsatz geeigne­ ten Weise zu fertigen.

Um beim Sensor die sich mit der Temperatur ändernden Längenverhältnisse aufzufangen, werden aus Fasern ge­ flochtene Schnüre eingesetzt. Diese sind hinsichtlich ihrer Länge entsprechend flexibel. Sie erwiesen sich als langlebig.

Die Größe des Rauschwiderstandes wirkt sich auf die Meßgenauigkeit aus. Der Rauschwiderstand ist daher zu optimieren in Abhängigkeit der Parameter Meßtemperatur, Größe der Zuleitungswiderstände, zur Verfügung stehende Meßzeit, äquivalenter Rauschwiderstand des Verstärkers in der Meßeinrichtung sowie zur Verfügung stehender Platz für den Sensor. Die Praxis ergab, daß ein opti­ mierter Widerstand der als Rauschwiderstand vorgesehe­ nen Schnur zwischen 0,1 und 10 Ohm liegt.

Erfindungsgemäß sind zwei Kohlenstoff- oder Graphitschnüre im jeweils mittleren Schnurbereich miteinander verflochten oder verdrillt, dieser verflochtene oder verdrillte Bereich bildet den Rauschwiderstand und die vier losen Schnurenden bilden die Si­ gnalleitungen.

Um die Schnüre elektrisch ohne nennenswerte Material­ spannungsprobleme infolge von Temperaturveränderungen zu isolieren, werden durchbohrte Perlen aus Bornitrid (BN) derart auf die Schnüre aufgereiht, daß diese da­ durch elektrisch isoliert sind.

Zweckmäßigerweise sind die Schnüre elektrisch isoliert von einer Ummantelung aus Kohlenstoff oder carbonfaser­ verstärktem Graphit so umgeben, daß der Sensor mecha­ nisch geschützt und gegen elektromagnetische Wellen ab­ geschirmt ist.

In der Figur sind Perlen 4 aus Bornitrid (BN) sowohl ein­ zeln im Querschnitt als auch innerhalb eines Schutzroh­ res 5 als Bestandteil des kompletten Sensors darge­ stellt. Im Schnurbereich 1 sind zwei verdrillte Kohlenstoffschnüre sowie Perlen 4 mit zwei pa­ rallelen Bohrungen eingesetzt. Durch die Bohrungen führen die als Rauschwiderstand vorgesehenen Schnüre (1). Im Krümmungsbereich der Schnüre (1) weist die betroffene Perle 4 eine zusätzliche Aussparung auf, in der die Schnüre (1) versenkt sind. Ab der Übergangsstelle 2 sind Perlen mit vier parallelen Bohrungen eingesetzt, durch die die vier Signalleitungen 3 führen. Die beiden ein­ zeln im Querschnitt gezeigten Perlen stellen einmal die Version mit den zwei Bohrungen und einmal die Version mit den vier Bohrungen dar.

Claims (1)

1. Rauschthermometersensor mit einem Rauschwiderstand, der an seinen Enden je zwei zu einer Meßeinrichtung führende Signalleitungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kohlenstoff- oder Graphitschnüre im jeweils mittleren Schnurbereich miteinander verflochten oder verdrillt sind, dieser verflochtene oder verdrillte Bereich den Rauschwiderstand (1) und die vier losen Schnurenden die Signalleitungen (3) bilden.