Flexible Thermoelemente-Messung

Die Thermoelemente-Messung eignet sich besonders für hohe und sich schnell ändernde Temperaturen, wie beispielsweise bei einem Ofenprofil. Bei der Temperaturmessung mit Thermoelementen wird ein thermoelektrischer Effekt genutzt, der sich bei der Verbindung von zwei metallischen Leitern aus unterschiedlichem Material ergibt. Bei Thermoelementen sind allerdings einige Faktoren zu beachten, um Messfehler auszuschließen.

Bei der Thermoelemente-Messung entsteht an der Verbindungsstelle der beiden metallischen Leiter (Messstelle) eine Spannung, die gemessen wird. Diese elektrische Spannung ist mit einigen 10 µV pro 1 °C Temperaturdifferenz allerdings relativ klein. Je nach Material und Temperaturbereich kommen ca. zehn unterschiedliche Thermoelementetypen zum Einsatz, die durch einen Großbuchstaben gekennzeichnet werden. Die am häufigsten eingesetzte Thermoelementlegierung ist Nickel-Chrom / Nickel (Typ K) für einen Temperaturbereich von -270 °C bis 1300 °C.

Typische Einsatzbereiche für die Thermoelemente-Messung

  • Hochtemperaturmessungen z. B. bei Wärmebehandlungen in der Stahl- und Aluminiumverarbeitung.
  • Für die Temperaturverteilung in Flammen zur Überwachung von Feuerungsanlagen oder im Industrieofenbau.
  • In Kühlanlagen oder zum Temperaturmonitoring von Lagerhallen.
  • In den Bereichen Versuchs-, Test- und Prüfstandsautomatisierung sowie Temperaturmessungen im Labor.
  • Außerdem im Maschinen- und Anlagenbau, der Abfallverwertung, Energieerzeugung, Verpackungsindustrie, Spritzgusswerkzeugen, Transformatorenbau usw.

Worauf es bei der Thermoelemente-Messung ankommt

Messgenauigkeit von Thermoelementen: Thermoelemente sind kostengünstig und sehr robust. Die Verbindungsstelle der beiden metallischen Leiter ist sehr klein und sehr flexibel einsetzbar. Die Messgenauigkeit ist systembedingt allerdings geringer als beispielsweise bei der Pt100-Messung. Durch die geringen elektrischen Spannungen im Mikrovoltbereich sollten die metallischen Leiter geschirmt sein, um Fehler durch Störsignale zu vermeiden.

 

Messpunkt und Vergleichsstelle: Das Thermoelement misst die Temperaturdifferenz zwischen dem Messpunkt (der Verbindungsstelle der beiden metallischen Leiter) und einem Übergabepunkt (Vergleichsstelle). Deshalb ist es wichtig, die Temperatur am Übergabepunkt, z. B. an den Anschlussklemmen des Messgeräts, zuverlässig zu ermitteln. Dafür sollte sich das Messgerät durch eine möglichst geringe Eigenerwärmung auszeichnen und die Temperatur an jeder Klemmenleiste unabhängig voneinander messen.

 

Signalkonditionierung und Kalibrierung: Damit die Thermoelemente direkt an den Analog-Eingang des Messgeräts angeschlossen werden können, sollte das Gerät bereits über einen Umformer zur Signalkonditionierung verfügen. Da sich die Kennlinie des Thermoelements durch äußere Einflüsse sowie Alterungserscheinungen im Laufe der Betriebsdauer ändert, sollte der Temperatursensor in regelmäßigen Zeitabständen kalibriert werden.

Messgerät und Softwareunterstützung für die Thermoelemente-Messung

Der Loggito Logger ist als sehr kompaktes Messgerät mit vier oder acht universellen Analogeingängen gut für die kostengünstige Thermoelemente-Messung geeignet. Durch eine Low-Power-Technologie ist die Leistungsaufnahme beim Loggito Logger klein und die Eigenerwärmung sehr gering. Die Einrichtung und Konfiguration erfolgt menügeführt und ist bereits für alle Thermoelemente-Typen vorbereitet. Die unterschiedlichen farbigen Anschlüsse der Thermoelemente werden im Konfigurator optisch dargestellt und der Anschluss an die richtigen Klemmen angezeigt.

 

Die Software ProfiSignal erleichtert die Analyse und Visualisierung der Thermoelemente-Messungen mit Statistikfunktionen zur Darstellung und Analyse des Temperaturverlaufs (wie Minimalwert, Maximalwert, Mittelwert, Steigerung). Dabei lassen sich sowohl Offline- und Online-Werte darstellen. Durch eine sehr effektive Messdatenverwaltung kann der Anwender auch in historischen Daten ohne Verzögerung scrollen und zoomen.

 

Über eine Rekorderfunktion können auch einzelne Versuchsmessungen über eine Aufzeichnungstaste aufgenommen und abgespeichert werden.

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