Auswahl des richtigen Thermometers
Genauigkeit
Viele Thermometer mit Widerstandsthermometern bieten ppm-, Ohm- und/oder Temperaturangaben. Die Umrechnung von Ohm oder ppm in Temperatur hängt vom verwendeten Thermometer ab. Bei einer 100Ω-Sonde bei 0 Grad entspricht {{10}}.001Ω (1mΩ) 0,0025 Grad oder 2,5mK. 1ppm entspricht auch 0,1mΩ oder 0,25mK. Sie müssen auch darauf achten, ob die technische Angabe „Messwert“ oder „Bereich“ ist. Beispielsweise beträgt „1ppm-Messwert“ 0,1mΩ bei 100Ω, während „1ppm-Bereich“ 0,4mΩ beträgt, wenn der volle Skalenwert 400Ω beträgt. Der Unterschied ist riesig!
Denken Sie beim Überprüfen der Genauigkeitsspezifikationen daran, dass die Messunsicherheit nur einen geringen Einfluss auf die Gesamtunsicherheit des Kalibrierungssystems hat und es nicht immer wirtschaftlich sinnvoll ist, das Thermometer mit der geringsten Unsicherheit zu kaufen. Die Analysemethode „Brücken-Super-Widerstandsthermometer“ ist ein gutes Beispiel. Eine 0,1-ppm-Brücke kostet über 40.000 USD, während ein 1-ppm-Super-Widerstandsthermometer weniger als 20.000 USD kostet. Wenn man auf die Gesamtunsicherheit des Systems zurückblickt, ist klar, dass eine Brücke die Leistung in diesem Fall nur um einen kleinen Betrag von - 0,000006 Grad verbessern kann – aber zu sehr hohen Kosten.
Messfehler
Stellen Sie bei hochgenauen Widerstandsmessungen sicher, dass das Thermometer thermische EMF-Fehler eliminieren kann, die durch unterschiedliche Metallverbindungen im Messsystem verursacht werden. Eine gängige Methode zum Eliminieren thermischer EMF-Fehler ist die Verwendung einer geschalteten Gleichstrom- oder niederfrequenten Wechselstromquelle.
Auflösung
Seien Sie vorsichtig mit dieser Anzeige. Einige Thermometerhersteller verwechseln Auflösung mit Genauigkeit. Eine Auflösung von {{0}}.001 Grad bedeutet nicht eine Genauigkeit von 0,001 Grad. Allgemein gesagt sollte ein Thermometer mit einer Genauigkeit von 0,001 Grad eine Auflösung von mindestens 0,001 Grad haben. Die Anzeigeauflösung ist sehr wichtig, wenn kleine Temperaturänderungen erkannt werden - beispielsweise bei der Überwachung der Erstarrungskurve eines Fixpunktgefäßes oder bei der Überprüfung der Stabilität eines Kalibrierbads.
Linearität
Die meisten Thermometerhersteller geben Genauigkeitsspezifikationen für eine bestimmte Temperatur an (normalerweise 0 Grad). Das ist nützlich, aber Sie messen häufig einen großen Temperaturbereich. Daher ist es wichtig zu wissen, wie genau das Thermometer in seinem Betriebsbereich ist. Wenn ein Thermometer sehr linear ist, sind seine Genauigkeitsspezifikationen über den gesamten Temperaturbereich hinweg gleich. Alle Thermometer weisen jedoch einen gewissen Grad an Nichtlinearität auf und sind nicht vollständig linear. Vergewissern Sie sich, dass der Hersteller Genauigkeitsspezifikationen für den Betriebsbereich oder Linearitätsspezifikationen angibt, die Sie zur Berechnung der Unsicherheit verwenden.
Stabilität
Da Messungen unter einer Vielzahl von Umgebungsbedingungen und über verschiedene Zeiträume hinweg durchgeführt werden, ist die Messwertstabilität sehr wichtig. Überprüfen Sie unbedingt die Spezifikationen für Temperaturkoeffizient und Langzeitstabilität. Stellen Sie sicher, dass sich Änderungen der Umgebungsbedingungen nicht auf die Genauigkeit des Thermometers auswirken. Alle namhaften Hersteller bieten Temperaturkoeffizientenindikatoren an. Langzeitstabilitätsmetriken werden manchmal mit Genauigkeitsmetriken kombiniert, z. B. „1 ppm, 1 Jahr“ oder „0.01 Grad, 90 Tage“. Eine Kalibrierung alle 90 Tage ist schwierig, daher wird ein 1-Jahresindikator berechnet und in der Unsicherheitsanalyse verwendet. Seien Sie vorsichtig bei Anbietern, die „0 Drift“-Indikatoren anbieten. Jedes Thermometer hat mindestens eine Driftkomponente.
Kalibrierung
Einige Thermometer haben technische Spezifikationen, die „keine Neukalibrierung erfordern“. Nach der neuesten Version der ISO-Richtlinien müssen jedoch alle Messgeräte kalibriert werden. Einige Thermometer lassen sich leichter neu kalibrieren als andere Geräte. Verwenden Sie ein Thermometer, das über die Frontplatte ohne spezielle Software kalibriert werden kann. Einige ältere Thermometer speichern Kalibrierungsdaten im EPROM-Speicher und verwenden benutzerdefinierte Software zur Programmierung. Dies bedeutet, dass das Thermometer zur Neukalibrierung an den Hersteller gesendet werden muss – möglicherweise ins Ausland! Da eine Neukalibrierung zeitaufwändig und teuer ist, vermeiden Sie die Verwendung von Thermometern, die noch ein manuelles Potentiometer zur Einstellung verwenden. Die meisten Gleichstromthermometer werden mithilfe eines Satzes hochstabiler Gleichstrom-Standardwiderstände kalibriert. Die Kalibrierung eines Wechselstromthermometers oder einer Wechselstrombrücke ist komplexer und erfordert einen induktiven Referenzspannungsteiler und präzise Wechselstrom-Standardwiderstände.
Rückverfolgbarkeit
Die Messrückverfolgbarkeit ist ein weiteres Konzept. Mit guten Gleichstromwiderstandsstandards ist die Rückverfolgbarkeit von Gleichstromthermometern sehr einfach. Die Rückverfolgbarkeit von Wechselstromthermometern und -brücken ist noch komplexer. In vielen Ländern ist die Rückverfolgbarkeit des Wechselstromwiderstands noch nicht etabliert. Viele andere Länder mit rückverfolgbaren Wechselstromstandards verlassen sich auf Wechselstromwiderstände, die durch Thermometer oder Brücken kalibriert werden, die zehnmal präziser sind, was die Messunsicherheit der Brücke selbst erheblich erhöht.
