Miniaturfixpunktzellen und Miniaturfixpunkt-Thermometer |
Fixpunktzellen
sind zumeist zylindrische Gefäße mit einer Doppelwand. Der
Hohlraum beinhaltet eine sehr reine Substanz, die beim Aufschmelzen
oder Erstarren an einem konstanten Temperaturwert - der
Fixpunkt-Temperatur - verharrt. Das innere Zellenvolumen ist zur
Aufnahme eines Thermometers bestimmt. Standardlaboratorien besitzen
mehrere solcher Fixpunktzellen, um mit ihrer Hilfe
Präzisionsthermometer an verschiedenen Punkten auf wenige
Millikelvin genau (oder Bruchteile davon) kalibrieren zu können.
Industriethermometer werden über einen Vergleich mit solchen
Präzisionsthermometern in thermostatisierten Bädern oder in
Kalibrieröfen eingemessen - mit deutlich höherer
Messunsicherheit - typisch 0.1-2K. Während die
herkömmlichen Zellen mit etwa 750 ml der
Reinstsubstanzfüllung sehr träge und aufwändig zu betreiben
sind, nehmen Miniatur-Fixpunktzellen nur etwa ein Zehntausendstel
dieses Volumens auf (50-100mm³). Mit äußeren
Abmessungen von etwa Ø5x20mm ist eine Integration in
Thermometer möglich (Bilder 1-3). Der Kalibrierprozess kann
somit einfach in die jeweilige Messaufgabe eingebunden werden
(in-situ-Kalibrierung). Der Aufwand für die bisher regelmäßig
notwendige externe Kalibrierung oder eine vorbeugende Auswechslung
der Sensoren kann entfallen oder zumindest reduziert werden. Ein ganz
entscheidender Vorteil gegenüber dem externen Vergleich besteht
in der gleichzeitigen Kalibrierung der gesamten Messkette.
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Bild 1
Schnittbild einer Miniatur- Fixpunktzelle mit Thermoelement
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Bild 2 Prinzipaufbau eines komplettierten Miniatur-Fixpunktthermoelements
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Bild 3 Palette von Miniatur-Fixpunktzellen. Mit 4...6mm-Außenmaß
können sie leicht in die Schutzrohre von Thermometern integriert werden
(Werksfoto electrotherm). Entsprechend konstruierte
Präzisionsthermoelemente des Herstellers gestatten die Auswechslung
dieser Zellen, so dass nacheinander eingesetzt eine
in-situ-Kalibrierung an verschiedenen Fixpunkten im Temperaturbereich
von 200...1600°C möglich ist.
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