Eis-Wasser-Gemisch vs. elektrische Eispunktthermostate als Thermoelement-Vergleichsstelle

„Die Eiszeit ist vorüber…“
In der Theorie gilt, dass für Kalibrierungen von Thermoelementen und bei der Temperaturmessungen mit Thermoelementen unter Laborbedingungen in der Regel der Eispunkt als Temperatur der Vergleichsstelle zu verwenden sei (vgl. „Technische Temperaturmessung“, Dr. Frank Bernhard, Springer, 2004).

Die einfachste Form der Realisierung von Vergleichsstellen geschieht unter der Verwendung von Eismatsch in Dewar-Gefäßen. Eismatsch ist ein gestoßenes Eis-Wasser-Gemisch, wobei das geschmolzene Eiswasser permanent abgesaugt werden muss, da die Schmelzwärme die Temperatur anhebt. Dabei kann die Temperatur bis zu 0,5°C über den Eispunkt steigen.

Diese Art der Messung ist im industriellen Alltag jedoch nicht praktikabel. Gestoßenes Eis kann heute zwar mit Eismaschinen preiswert hergestellt werden. Aber es ist viel zu aufwendig ständig das Schmelzwasser abzusaugen. Die Messanlage müsste also permanent gepflegt werden.

Als bevorzugte Messmethode werden Vergleichsstellen heutzutage daher als elektrische Eispunktthermostate realisiert.

Vorteile elektrischer Eispunktthermostate
Die Thermostate, die mit einer thermoelektrischen Kühlung und einem eingebauten kalibrierten Referenzsensor zur Temperaturüberwachung ausgestattet sind, erfordern im Gegensatz zu Eisgefäßen auch im Dauerbetrieb keine Wartung.

Da die Thermospannungsreihen sich auf 0°C beziehen, sind die meisten Vergleichsstellen auf 0 Grad gehalten. Moderne Auswertgeräte können aber auch höhere Vergleichsstellentemperaturen berücksichtigen. So werden je nach Umgebungstemperatur auch Vergleichsstellentemperaturen bis 70°C angeboten.

Gute Vergleichsstellenthermostate erzeugen Langzeitstabilitäten von 0,01°C. Damit sind sie elektrischen Vergleichsstellen um den Faktor 10 überlegen und reduzieren damit einen erheblichen Beitrag im Messunsicherheitsbudget einer Thermoelement-Temperaturerfassung.

 

 

Aufbau elektrischer Eispunktthermostate
Zwischen der heißen Stelle des Thermoelementes und dem Auswertgerät befinden sich die Eispunktthermostate. Der Eingang wird über ein Thermomaterial, ein passendes zu den verwendeten Thermoelementen, realisiert. Es existieren in etwa 15 genormte Thermoelementarten. Zudem können thermospannungsfreie Miniaturstecker oder entsprechende Schraubklemmen aus Thermomaterial verwendet werden. In der Vergleichsstelle wird dann Thermomaterial mit Kupfer verbunden und Kupferdrähte zum Ausgang geführt. Vom Ausgang gelangen die Kupferleitungen letztendlich zu den entsprechenden Auswertgeräten.