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Portable Temperaturkalibratoren

Wie müssen die Einsatzhülsen konstruiert werden, um beste Ergebnisse zu erzielen?

Die Einsatzhülsen werden entsprechend dem Durchmesser der Prüflinge gebohrt. Generell ist der Bohrungsdurchmesser unter Berücksichtigung der thermischen Ausdehnung der Prüflinge so knapp wie möglich zu wählen. Luftspalte zwischen Thermometer und Bohrung wirken als Wärmeübergangswiderstände und verschlechtern die Wärmeübertragung durch Wärmeleitung erheblich. Deshalb sollen Prüfbohrungsdurchmesser maximal 0,5 mm größer sein als die Außendurchmesser der Thermometer.

Was bedeutet radialer Gradient?

Temperaturdifferenz zwischen den einzelnen Bohrungen einer Einsatzhülse.

Was bedeutet Stabilität?

Temperaturdifferenz zwischen dem Minimum und Maximum bei einer eingeschwungenen Temperatur, aufgenommen über 30 Minuten.

Was bedeutet axialer Gradient?

Temperaturdifferenz/Temperaturgefälle von unten – maximal mögliche Eintauchtiefe -  nach oben – Oberfläche des Kalibrators.

Was ist der Unterschied zwischen einem Trockenblockkalibrator und Mikrokalibrierbad?

Trockenblockkalibratoren / Mikrokalibrierbäder bestehen aus einem thermisch isolierten Metallblock der geheizt, und bei Geräten, die mit Peltier-Elementen arbeiten, auch gekühlt werden kann. Die Referenz nach der der Kalibrator regelt ist direkt in den Metallblock eingebaut. Der Arbeitsbereich handelsüblicher Temperaturkalibratoren, die als Normal ein Pt-Widerstandsthermometer verwenden, erstreckt sich von ca. -45 °C bis 650 °C. Kalibratoren, die mit Peltier-Elementen arbeiten sind typisch von -35 °C bis 165 °C einsetzbar, solche, die mit einer Widerstandsheizung ausgestattet sind, von 35 °C bis ca. 700 °C. Darüber hinaus gibt es Hochtemperatur-Blockkalibratoren, die je nach Typ bis 1.300 °C eingesetzt werden können. Sie arbeiten mit Edelmetall-Thermoelementen als Normal- und Regelthermometer. Die Messunsicherheiten sind in diesem Fall jedoch wesentlich höher als bei Kalibratoren, die ein Widerstandsthermometer als Normal verwenden. Der Arbeitsbereich von Mikrokalibrierbädern ist im Gegensatz zu den Trockenblockkalibratoren streng limitiert, aufgrund des Einsatzes von Flüssigkeiten (meist Silikonöle) statt Einsatzhülsen. Um mit diesen Flüssigkeiten kalibrieren zu können, müssen diese bei Umgebungstemperatur noch genügend viskos sein. Diese Forderung limitiert dann aber den Temperaturbereich nach oben auf ca. 250 °C. Der Vorteil ist allerdings die homogene Durchmischung der Flüssigkeit mit einem Magnetrührer am Boden, sodass kein axialer und radialer Gradient zu beobachten ist.

Was ist die minimale Eintauchtiefe bei Blockkalibratoren?

Die minimale Eintauchtiefe beträgt 70 mm bei Trockenblockkalibratoren. Dies ist mit dem axialen Gradienten zu begründen, da warme Luft von unten nach oben steigt. Sollte diese Mindesteintauchtiefe von 70 mm unterschritten werden, so muss ein externes Referenzthermometer zur Kalibrierung herangezogen werden. Dieses wird dann auf die gleiche Höhe wie der zu kalibrierende Gegenstand eingebracht und die Ergebnisse werden miteinander verglichen.
Die andere Alternative wäre der Einsatz eines Mikrokalibrierbades, da hier aufgrund der guten Durchmischung der Flüssigkeit keine Forderung nach einer Mindesteintauchtiefe besteht.
Faustregel empfohlene Eintauchtiefe:
1. Durchmesser des Prüflings x 15
oder
2. bei bekannter sensitiver Länge: sensitive Länge + Durchmesser des Prüflings x 10

Aus welchem Material bestehen die Einsatzhülsen eines Blockkalibrators?

Das Material der Einsatzhülsen richtet sich nach dem Temperaturbereich des Trockenblockkalibrators. Das ausgesuchte Material sollte einen vom Temperaturbereich weit entfernten Schmelzpunkt besitzen.
z. B. bei einem Temperaturbereich von
-35 … 165 °C Material = Aluminium
40 … 650 °C  Material = Messing
200 … 1.100 °C Material = Inconel