Schnelle Lufttemperatursensoren

PT-100 Temperatursensor mit verbesserten Eigenschaften für mehr Präzision in Messräumen.

SIOS Lufttemperatursensor — Schneller Lufttemperatursensor

Um die Genauigkeit und Dynamik der Lufttemperaturmessung insbesondere für Anwendungen in der Interferometrie und Maschinenkalibrierung zu verbessern, wurde ein neuer hochdynamischer Lufttemperatursensoren entwickelt. Die meisten Anforderungen an diese Entwicklung kamen aus dem Bereich der Werkzeugmaschinenkalibrierung und anderen Anwendungsgebieten der Laserinterferometrie, bei denen die Anforderungen an die Genauigkeit immer höher werden. Der limitierende Faktor für die Genauigkeit der Laserinterferometrie in Luft ist die genaue Kenntnis des Luftbrechungsindex, der stark von der Lufttemperatur abhängt. Hinzu kommt der aufkommende Wunsch, Temperatursensoren an beweglichen Teilen zu montieren, beispielsweise an Messreflektoren an beweglichen Tischen. Temperaturänderungen mit bewegten Sensoren insbesondere in nicht klimatisierten Räumen zu verfolgen, ist eine sehr anspruchsvolle Aufgabe für die Sensordynamik.

Der neu entwickelte Lufttemperatursensor basiert auf Pt-Draht aus Keramiksubstrat. Aufgrund seines symmetrischen Aufbaus gibt es keine Direktionalität in den dynamischen Eigenschaften. Die Oberfläche ist passiviert, damit der Sensor in einem nassen Medium kalibriert werden kann.

Aufgrund der geringen Masse und des sehr dünnen zylindrischen Keramikträgersubstrats ist der Temperatursensor mechanisch empfindlich. Um eine versehentliche Beschädigung zu verhindern, ist eine Schutzhülle erhältlich. Der Sensor kann mit und ohne Schutzhülle verwendet werden, wobei die Schutzhülle den Sensor größer macht, aber sehr wenig Einfluss auf die dynamischen Eigenschaften hat.

Kabelgebundene und kabellose Verbindung mehrerer Lufttemperatursensoren zu einem Gerät

Zur Erhöhung der Genauigkeit ist der Temperatursensor in der Regel mit einer integrierten Messelektronik (kabelgebunden und drahtlos) ausgestattet, die die Kalibrierung der gesamten Messkette auf einmal ermöglicht. Eine Klimamessstation zur Nutzung von bis zu 15 kabelgebundenen und 15 zusätzlichen Funksensoren ist ebenfalls erhältlich.

Folgende Leistungen wurden erreicht:

T63=6,3s,
Messintervall: >0,9s, Auflösung 0,1mK (kabelgebunden) bzw. 10mK (kabellos),
Genauigkeit: +-50mK (je nach Kalibrierung).

Leistung von Luft-Temperatursensoren im Vergleich — Leistung des Temperatursensors (blau) im Vergleich zu einem herkömmlichen Temperatursensor (grün)

Die Grafik zeigt die Leistungsfähigkeit des neuen Lufttemperatursensors (blau) im Vergleich zu einem konventionellen Typ mit flachem Messwiderstand in geschlitzter Schutzkappe (grün). Um eine realistische Temperaturänderung zu provozieren, wurde ein Tisch mit den Sensoren über eine Wärmequelle gefahren und nach einiger Zeit wieder entfernt. Deutlich zu erkennen ist, dass der neu entwickelte Temperatursensor deutlich schneller ist. Es ermöglicht auch die Erfassung der Turbulenzluftströmung dort, wo der herkömmliche Sensor nur einen glatten Wert liefert.

Neben der Interferometrie hat der neu entwickelte hochdynamische Temperatursensor viele Anwendungsgebiete, beispielsweise die Beurteilung der Qualität klimatisierter Räume und die Überwachung von Mess- oder Klimakammern.

Die neuen Lufttemperatursensoren sind das Ergebnis eines gemeinsamen Forschungsprojekts der TU Ilmenau, Institut für Prozessmesstechnik und Sensorik , und der SIOS Meßtechnik GmbH.
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.