Unabhängig vom Einsatzgebiet müssen Temperaturmessgeräte kalibriert werden, um eine gute Genauigkeit zu gewährleisten. Die Thermoelementsonde eignet sich zur Messung der Temperatur über weite Messbereiche in der Industrie, der Lebensmittelindustrie oder auch im Transportwesen. Bei der Kalibrierung von Thermoelement-Messgeräten werden verschiedene Schritte durchgeführt, um die Übereinstimmung zwischen dem ausgegebenen Signal und der gemessenen Temperatur sicherzustellen. Möchten Sie wissen, wann und wie Sie die von Ihnen verwendeten Thermoelementgeräte kalibrieren müssen? Hier finden Sie die Messprinzipien sowie die Techniken zum Prüfen der Kaliber aller Arten von Thermoelementsonden.
Wozu dient die Kalibrierung eines Thermoelements?
Um die Frage der Kalibrierung zu beantworten, muss man sich die Funktionsweise des Thermoelements in Erinnerung rufen. Dieser Temperatursensortyp enthält zwei leitende Metalldrähte unterschiedlicher Beschaffenheit. Eines ihrer Enden ist verbunden, im Allgemeinen durch Schweißen. Der Name dieser Kreuzung ist Hot Spot. Wenn der Hotspot einer Temperaturschwankung ausgesetzt ist, wird eine Spannung innerhalb der Drähte erzeugt. Das andere Ende der Drähte, der Kaltpunkt, ist mit einem Messgerät verbunden, mit dem aus dieser Spannung (oder elektromotorische Kraft) die Temperatur berechnen kann. Thermoelemente sind in der Industrie aufgrund ihres günstigen Preises und des breiten Temperaturbereichs, den sie abdecken, sehr nützlich.
Bei der Kalibrierung eines Messgeräts geht es darum, sicherzustellen, dass es präzise Temperaturangaben liefert, und eventuell festgestellte Fehler zu korrigieren. Viele Faktoren, die mit der Umgebung zusammenhängen, in der sich der Sensor befindet, verursachen Verschleiß. Oxidierende oder unter Druck stehende Medien können beispielsweise das Thermoelement dekalibrieren. Zur Überprüfung der Sonde gehört auch ein Test des Messgerätes. Dabei handelt es sich um ein Voltmeter, das den Strom, der entsteht, wenn die Sonde einer Temperaturschwankung ausgesetzt wird, entweder in Volt oder direkt in Grad Celsius angibt. Schließlich ist es manchmal möglich, dass die Verbindungskabel die Messwerte verändern. TEs wird empfohlen, alle Bestandteile des Thermoelementfühlers sowie die Qualität ihrer Verbindung zu prüfen.
Wann muss ein Thermoelement kalibriert werden?
Die Thermoelemente werden zum ersten Mal vom Hersteller kalibriert . Anschließend ist eine Kalibrierung der Geräte erforderlich:
- Wenn der Temperaturfühler einem neuen Medium zugewiesen wird zur Messung;
- Bei Änderung der Zuordnung des Messtasters;
- Bei Verdacht auf ungenaue Ergebnisse;
- Regelmäßig, mit einer Frequenz, die von der durch die Umgebung verursachten Abnutzung abhängt.
Wie kalibriere ich einen Thermoelementsensor?
Das Verfahren zum Kalibrieren eines Thermoelements erfolgt indem die heiße Verbindungsstelle des Sensors einer bekannten Temperatur ausgesetzt wird, um Kontrollmessungen durchzuführen. Wenn die aufgezeichneten Temperaturen nicht korrekt sind, muss die Temperaturberechnung durch Hinzufügen eines Korrekturkoeffizienten angepasst werden.
Um mit der Thermoelementkalibrierung fortzufahren, müssen Sie zunächst sicherstellen, dass die Sonde nicht beschädigt oder verschmutzt ist. Beeinträchtigungen können Auswirkungen auf die Genauigkeit der Sonde haben. Außerdem ist es notwendig, über die nötige Ausrüstung zur Durchführung der Kalibrierung zu verfügen. Aus diesem Grund kann die Kalibrierung intern durchgeführt oder einem spezialisierten Dienstleister übertragen werden. Da die Sonden regelmäßig kalibriert werden müssen, kann es finanziell vorteilhaft sein, sich mit Kalibriergeräten auszustatten.
Zwei Haupttechniken ermöglichen es, eine Testtemperatur zu erzeugen, um eine Thermoelementsonde zu kalibrieren. Die Vergleichskalibrierung ist eine in der Branche weit verbreitete Technik und die Festpunktkalibrierung ermöglicht genaue Messungen.
Kalibrierung durch Vergleich
Diese Technik wird häufig im industriellen Umfeld eingesetzt. Bei der Vergleichskalibrierung werden die zu kalibrierende Sonde und ein anderer Sondentyp, der als Standard dient , in einer Umgebung platziert, in der die Temperatur stabil und homogen ist. Der als Standard gewählte Sondentyp muss eine höhere Präzision bieten als Thermoelemente. Bei dem erhitzten Medium handelt es sich im Allgemeinen um einen Trockenbrunnen, ein Bad oder einen Röhrenofen.
Kalibrierung an Fixpunkten
Die Festpunkttechnik besteht darin, die heiße Verbindungsstelle des Thermoelements einem Medium auszusetzen, dessen Temperatur mit Sicherheit bekannt ist. Das verwendete Prinzip ist das des Tripelpunkts nach der Internationalen Temperaturskala von 1990. Der Tripelpunkt von Wasser entsteht, wenn Wasser zu gleichen Teilen in drei Formen vorkommt: flüssig, gasförmig und fest. Die Temperatur beträgt dann sehr genau 0,01°C. Der Prozess zur Erreichung dieses spezifischen Zustands ist komplex und wird daher in der Regel von einem spezialisierten Labor durchgeführt. Sobald der Tripelpunkt des Wassers erreicht ist, bleibt die Wassertemperatur für lange Zeit stabil. Diese Stabilität macht es zu einer Technik, die eine sehr genaue Messung ermöglicht.
Interpretation der Kalibrierungsdaten
ASTM (American Society for Testing and Materials) hat Empfehlungen zur Kalibrierung von Thermoelementen herausgegeben, um Kontrollmessungen zu standardisieren. Bei Kalibriertests ist es erforderlich, die Fehler aus der Ausgangsspannung der Thermoelemente anhand von Standardtabellen zu berechnen. Die Kalibrierung ist ein langwieriger Prozess, da die Einhaltung dieser Richtlinien die Wiederholung des Kalibrierungsprozesses bei verschiedenen Temperaturen erfordert, bis die Sonde über ihren gesamten Messbereich getestet wird.
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