Sie sollten alle Geräte in einem Prozess kalibrieren lassen, um sicher zu gehen, dass sie gut genug funktionieren, um die Anwendung zu unterstützen. Dies gilt insbesondere für die Thermoelementkalibration.

Bei einigen Geräten kann eine einfache Einstellung dazu führen, dass Sie wieder die Genauigkeit erreichen, die Sie zuvor hatten. Bei einem Druckmessumformer können Sie beispielsweise den Offset und die Steigung einstellen. Oder für einen Durchflussmesser können Sie den K-Faktor ändern, nachdem Sie den Zähler im Labor kalibriert haben.

Bei einem Temperatursensor müssen Sie möglicherweise den Sensor austauschen, da Sie ihn nicht einstellen können. Wenn die Temperatur einen Einfluss auf die Produktqualität haben kann, dann benötigen Sie auf jeden Fall einen genauen und kalibrierten Sensor.

Bevor wir eine Thermoelementkalibrierung durchführen, müssen wir definieren, was das bedeutet. Die Kalibrierung bezieht sich auf das System, das ein Gerät mit einer Referenz mit bekannter Genauigkeit vergleicht. Während des Vorgangs ändern Sie die Temperatur, um die Fehlergrenze des Geräts im Vergleich zur Referenz zu ermitteln.

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Was ist ein Thermoelement?

Bevor wir fortfahren, sollten wir eine kurze Zusammenfassung der Thermoelemente machen. Diese Sensoren verwenden den Thermoelektrischen Effekt zur Messung. Der Sensor hat zwei Arten von Metall, die an einem Ende miteinander verbunden sind. Wärme erzeugt eine Temperaturdifferenz in den Metallen, die eine Spannung erzeugt. Anhand der entsprechenden Referenztabelle können Sie die Temperatur anhand der Spannung ermitteln.

Thermoelement
Mit freundlicher Genehmigung von Global Metal Engineering

Wenn Sie über Thermoelemente sprechen, tauchen oft Widerstandstemperaturfühler (RTDs) auf, zusammen mit der Frage, wann welche verwendet werden sollen. Der allgemeine Konsens besagt, ein Thermoelement über 400 Grad Celsius zu verwenden. Unter 400 Grad Celsius haben RTDs eine höhere Genauigkeit und Lebensdauer. Wie immer kann Ihre Laufleistung variieren.

Thermoelementkalibration

Labor- und Feldkalibrierung

Normalerweise findet die Kalibrierung in einem Labor unter kontrollierten Bedingungen statt, aber Sie können eine Feldkalibration für eine schnelle Überprüfung durchführen. Im Labor benötigen Sie ein Kalibrierbad und ein Voltmeter oder ein Kalibriergerät. Grundsätzlich ändern Sie die Temperatur über das Bad und messen die Spannung mit dem Voltmeter oder dem Kalibriergerät. Wenn Sie eine Vergleichskalibration wünschen, benötigen Sie ein Thermoelement mit einer bekannten Genauigkeit, mit dem Sie Ihren Sensor vergleichen können.

Thermoelement-Kalibrierungswerkzeuge
Mit freundlicher Genehmigung von InstaCal

Im Feld benötigen Sie eine kalibrierte Verbindung – im Wesentlichen ein Thermoelement, ein Verlängerungskabel und ein tragbares Kalibriergerät. Sie messen den Prozesspunkt, den der Sensor misst, und vergleichen ihn mit einem bestimmten Punkt in der Anwendung, um zu sehen, ob er die gleiche Fehlerquote aufweist. Sie überprüfen nur einen Punkt im Feld, im Gegensatz zum Labor, wo Sie den gesamten Messbereich durchlaufen können.

Fluke bei der Kalibrierung von Thermoelementen im Feld
Mit freundlicher Genehmigung von FLUKE

Kalibrierung mit einem Voltmeter

Kommen wir nun zur Thermoelementkalibrierung mit einem Voltmeter. Sie müssen den Sensor in das Bad stellen und dann den Sensor mit einem Verlängerungs- oder Kompensationskabel an das Voltmeter anschließen. Denken Sie daran, dass Sie den Fehler von Sensor, Kabel und Voltmeter berücksichtigen müssen, um eine Summe von Fehlern zu erhalten, richtig? Überprüfen Sie daher die Referenztabelle, wo Sie die Temperatur pro Millivolt finden. Wenn Sie nicht wissen, welche Referenztabelle Sie verwenden sollen oder wie Sie sie lesen sollen, machen Sie sich keine Sorgen.

Kaltstellen-Thermoelementkalibration
Mit freundlicher Genehmigung von Industrial Electronics

Thermoelement-Kaltstellenkompensation

Möglicherweise müssen Sie eine spezielle Installation im Labor durchführen, die als Kaltlötstelle bezeichnet wird.  Grundsätzlich haben Sie eine Klemmleiste aus verschiedenen Materialien, in der Sie das Thermoelement an ein Kupferkabel und dann an Ihr Voltmeter anschließen. Die Spannungswerte in der Referenztabelle verwenden die Vergleichsstelle bei Null Grad Celsius. Sie können ein Eisbad verwenden, um diese Temperatur zu erreichen, und dann eine Spannung basierend auf der gleichen Kaltstelle haben.

Wenn Sie einen Vergleich wünschen, fügen Sie ein Referenz-Thermoelement hinzu und vergleichen Sie die Spannungen der beiden Sensoren. Wir verwenden es, um zu vermeiden, dass eine thermische elektromotorische Kraft (EMK) in den Anschlussklemmen entsteht. Eine Temperaturänderung in den Terminals kann die Messwerte verändern. Der Sender sollte diese Differenz jedoch automatisch ausgleichen.

Thermoelementausgleich
Mit freundlicher Genehmigung von Omega

Sie haben zwei Möglichkeiten, die Kaltstelle zu kompensieren: die elektrische Brückenmethode und die thermoelektrische Kühlmethode.

Was ist Thermoelementausgleich
Mit freundlicher Genehmigung von Omega

Kalibrierung mit einem Kalibriergerät

Wenn Sie ein Kalibriergerät wie z. B. einen FLUKE 744 oder einen Beamex MC6 verwenden, können Sie es einrichten und den Sensor mit einem Verlängerungskabel verbinden, und Sie sind praktisch fertig! Naja, fast.

Fluke-Schaltplan Thermoelementkalibrierung
Mit freundlicher Genehmigung von Calibration Awareness

Das Kalibriergerät kompensiert entsprechend und zeigt Ihnen den richtigen Wert an. Sie können den Sensor im Bad direkt an das Kalibriergerät anschließen. Sobald Sie eine stabile Temperatur haben, registrieren Sie den Wert und wechseln zum nächsten Punkt. Einige Bäder können die Temperatur anpassen, um einen Verlauf von Kalibrierpunkten für Sie zu erzeugen.

Feldkalibration

Heutzutage wollen Kunden ihre Sensoren im Feld verifizieren. Dazu verwenden Sie ein Thermoelement mit einem Prüfrohr. Hier benötigen Sie eine kalibrierte Verbindung (Referenzsensor + Kabel + Leser), um zu überprüfen, ob der Sensor zumindest ab einem bestimmten Temperaturpunkt einwandfrei funktioniert.

Thermoelement Inspektionsrohr
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Wenn Sie den Referenzsensor in das Inspektionsrohr einsetzen, messen Sie die gleiche Temperatur wie der Prozesssensor. Inspektionsthermoelemente sind in der Regel Typ-N und nicht größer als drei Millimeter. Sie müssen die Verbindung zusammen kalibrieren lassen, da Sie den Fehler der Verbindung kennen müssen. Und Sie können entweder einen Punkt im Prozess überprüfen oder das Thermoelement für eine Weile überwachen.

Schlussfolgerung

Sie haben viele Möglichkeiten, eine Thermoelementkalibrierung durchzuführen. Um mehr über Thermoelementkalibrierung zu erfahren, fragen Sie bitte unsere Ingenieure!

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