- Temperatursensoren nach Einsatzbereich
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Messtechnik
Dünnfilm-Bauweise
ifm verwendet eine ausgereifte Konstruktionsmethodik. Das RTD-Element wird zunächst mit einem dünnen Leiterfilm verbunden. Dies reduziert die thermische Masse der Anschlussdrähte. Danach werden Leiterfilm und RTD-Element auf einem speziellen Montageträger angebracht. Der Träger bringt das RTD-Element präzise in Position und presst es mit konstanter Kraft gegen die innere Mantelwand der Sonde. Dadurch besteht ein direkter, konstanter und kontrollierter Kontakt zwischen dem RTD-Element und dem Mantel, wodurch die thermische Masse, die das RTD-Element vom Prozessmedium trennt, minimiert wird. Das Ergebnis ist eine schnelle und reproduzierbare Ansprechzeit!
Bei konventionellen Widerstandsthermometern und Temperaturmessgeräten ist das Messelement in der Spitze des Mantelrohrs vergossen. Die Vergussmasse wirkt wie ein Isolierkörper, der die Wärmeübertragung an das RTD-Element verlangsamt. Für gewöhnlich erfolgt die Platzierung des RTD-Elements nicht kontrolliert, sondern das Element wird lediglich an den Anschlussdrähten in die Ummantelung hineingelassen und festgeklebt. Beide Faktoren haben eine schlechte Reproduzierbarkeit und Reaktionszeit zur Folge.
Zu den ifm-Geräten mit Dünnfilm-Bauweise gehören die TN, TR, TA, TK, TV, TT und TM Produktfamilien.
Metallverbundspitze
Bei dieser ifm-Bauweise findet ein revolutionäres Verfahren Anwendung, bei dem das RTD-Element direkt mit der verkupferten Innenwand der Sondenspitze metallisch verbunden wird. Dies bewirkt eine sehr geringe thermische Masse und somit eine optimale Wärmeübertragung. Bei der Metallverbundtechnologie werden alle Polymer-Teilchen entfernt, so dass der Sensor auch bei höheren Temperaturen eingesetzt werden kann. Außerdem bietet diese Verbundspitzen-Bauweise - im Vergleich zu unserer bereits reaktionsstarken Dünnfilm-Bauweise - doppelt so schnelle Reaktionsgeschwindigkeiten.
Das Bild unten zeigt die Reaktionszeiten der Dünnfilm- und der Metallverbundbauweise im direkten Vergleich.
Die Metallverbundbauweise eignet sich hervorragend für:
- UHT-Pasteurisierungsprozesse (Ultra High Temperature)
- HTST-Pasteurisierungsprozesse (High Temperature Short Time)
- SIP-Messungen (Sterilization-in-Place)
- kontinuierliche Prozesse, die eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und eine exakte Temperaturmessung erfordern
Die ifm-Sensoren der TA2-Familie für Lebensmittel- und Hygieneanwendungen verfügen über eine Metallverbundspitze.
Selbstüberwachender Sensor mit zwei Elementen
Die Sensoren der TCC-Familie verfügen über zwei Sensorelemente, die sich selbst überprüfen und bei einer Signaldrift eine entsprechende Warnung ausgeben. Der Widerstand des PTC-Elements (Positive Temperature Coefficient) erhöht sich mit steigender Temperatur. Der Widerstand des NTC-Elements (Negative Temperature Coefficient) sinkt mit steigender Temperatur.
Da PTC- und NTC-Element gegenläufig auf Temperaturänderungen reagieren, misst der Mikroprozessor die Differenz zwischen ihnen und warnt den Anwender bei nachlassender Genauigkeit.
Berührungslose Infrarot-Technik
Infrarot-Temperaturmessinstrumente, zuweilen auch Pyrometer genannt, erfassen die vom Objekt abgestrahlte Menge an Infrarot (IR)-Strahlung. Dabei wird die Infrarotstrahlung von einer Linse auf einen Detektor reflektiert, der die Energie in ein elektronisches Signal umwandelt. Diese Technologie ermöglicht berührungslose Temperaturmessungen.
Jegliche Objekte mit einer Temperatur über -273°C (0K) strahlen in gewissem Maße Infrarotenergie ab. Die Fähigkeit des Objekts, diese Energie zu emittieren, wird als Emissionsgrad (ε) bezeichnet. Viele Faktoren, z.B. Material und Oberflächenbeschaffenheit, beeinflussen den Emissionsgrad des Objektes. Poliertes Metall besitzt z.B. eine weitaus geringere Emission als das gleiche Metall mit rauer Oberfläche. Informationen zum Emissionsgrad sind im Internet, in Fachbüchern usw. zu finden, allerdings können die Werte in der Praxis aufgrund von Objektumgebung, Form und anderen Faktoren variieren. Die folgende Tabelle zeigt einige Beispiele:
Emissionsgrad ε
| Material | [%] | Material | [%] |
|---|---|---|---|
| Schwarzer Körper | 100 | Glas | 85...95 |
| Graphit | 98 | Eisenoxid | 85...89 |
| Haut, menschlich | 98 | Emaille | 84...88 |
| Backofen | 96 | Gips | 80...90 |
| Bitumen (Dachpappe) | 96 | Holz | 80...90 |
| Wasser | 92...98 | Textilien | 75...88 |
| Asphalt | 90...98 | Heizkörper | 80...85 |
| Kochplatte | 95 | Kupfer, oxidiert | 78 |
| Marmor | 94 | Schamotte | 75 |
| Gummi, schwarz | 94 | Aluminiumoxid | 76 |
| Ziegel | 93...96 | Leder | 75...80 |
| Erde | 92...96 | Klinker, glasiert | 75 |
| Farben und Lacke, matt | 96 | Papier | 70...94 |
| Farben und Lacke, glänzend | 92 | Stahl, rot rostend | 69 |
| Kalkputz | 91 | Kunststoff, undurchsichtig | 65...95 |
| Sand | 90 | Beton | 55...65 |
| Zement | 90 | Messing, oxidiert | 56...64 |
| Brot im Backofen | 88 | Stahl, rostfrei | 45 |
IR-Pyrometer eignen sich hervorragend für:
- das Prüfen auf Vorhandensein sehr heißer Objekte (bis zu 2500 °C)
- die Temperaturmessung ähnlicher Objekte (für genaue Messung Emissionsfaktor erforderlich)
- Industriezweige wie die Asphaltherstellung, Stahlwerke, Glashüttenwerke usw.
ifm bietet die Infrarot-Temperatursensoren in der TW-Baureihe an.