1 Überblick über die Sensorik

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48 3.2 Thermoelektrische Sensoren 3.2.2 Thermoelemente 49
Bei großen räumlichen Abständen zwischen Temperaturmeßpunkt und Abgriff der
Thermospannung (meist bei Raumtemperatur) empfiehlt sich die Verwendung von
Ausgleichsleitungen (mit gleichem Seebeck-Koeffizienten!) aus den folgenden Gründen
– die Thermoelementwerkstoffe sind häufig verhältnismäßig kostenintensiv; durch
Verwendung weniger temperaturbeständiger (der größte Teil der Leitungen ist ohnehin
nicht den Meßtemperaturen ausgesetzt), aber kostengünstigerer Materialien können
daher die Kosten für das Thermoelement gesenkt werden.
– es kann ein Draht mit größerem Querschnitt zur Verminderung des Drahtwiderstandes
(und damit der parasitären Jouleschen Wärme) eingesetzt werden.
Bild 3.2.2-10 zeigt den Meßaufbau eines Thermoelements mit und ohne Ausgleichsleitungen,
Tab. 3.2.2-4 die Kennzeichnung für Ausgleichsleitungen. Als Werkstoffe für
die edleren Ausgleichsleitungen sind Sonderlegierungen entwickelt worden.
Bild 3.2.2-9: Ausführungs- und Einbauformen von Thermoelementen (nach [3.10]
a) Thermopaare nach DIN 43 732 in blanker und isolierter Ausführung mit Kennzeichnungen
für Thermoelemente aus Unedelmetallen
b 1 -b 3 ) Mantelthermoelemente: b 1 ) Normalausführung; b 2 ) Ausführung mit verjüngter
Meßspitze zur Verkleinerung der Ansprechzeit; b 3 ) Zur Verkleinerung der Ansprechzeit
kann das Thermoelement mit dem Mantel verschweißt werden: Wegen
der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Mantel- und Thermoelementwerkstoffen
können hierbei mechanische Spannungen auftreten, außerdem können an
der Schweißstelle schwer zu kontrollierende Legierungs- und Korrosionseffekte
auftreten.
c) Meßeinsätze (Meßarmaturen) für Thermoelemente (vorzugsweise Mantelthermoelemente)
mit Anschlußköpfen für besondere Anwendungen (z.B. in Hochdruckanlagen)
Bild 3.2.2-10
Meßaufbau eines Thermoelementes ohne (a) und mit (b) Ausgleichsleitungen
(nach [3.8])