Eigenerwärmung von Widerstandsthermometern für Lufttemperaturmessungen bei Impulstromspeisung
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Sebastian Marin
Sebastian Marin ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Institutes für Prozessmess- und Sensortechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
,
Joachim Pätz
Joachim Pätz ist Geschäftsführer der Anemometerbau GmbH Rostock.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Fröhlich ist Leiter des Fachgebiets Prozessmesstechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
Zusammenfassung
Sehr präzise Lufttemperaturmessung in der Meteorologie oder in klimatisierten Innenräumen sind herausfordernd, weil Strahlungseinflüsse und die Eigenerwärmung der Widerstandsthermometer teilweise erhebliche Störeinflüsse sind. In unserem Artikel betrachten wir eine spezielle Stromspeisung und weisen nach, dass diese die Eigenerwärmung auf unter ein Millikelvin reduzieren kann. Für einen typischen, für den Außeneinsatz in meteorologischen Wetterstationen geeigneten und üblichen Fühleraufbau erfolgen Simulationen der durch den gepulsten elektrischen Messstrom auftretenden statischen und dynamischen Eigenerwärmung. Der transiente Verlauf der Eigenerwärmung hängt stärker vom inneren Aufbau des Fühlers als vom Wärmeübergangskoeffizienten zur umgebenden ruhenden Luft ab. Die mittlere statische Eigenerwärmung aus einem stark vereinfachten Modell passt gut zum simulierten transienten Verlauf. Die Methode der Impulsstromspeisung hat sich durch die beschriebenen Simulationen als sehr effektiv zur Verringerung der Eigenerwärmung von Widerstandsthermometern erwiesen.
Abstract
Very precise air temperature measurement in meteorology or in air-conditioned indoor rooms is challenging, because radiation influences and the self-heating of the resistance thermometers are sometimes considerable disturbing influences. In our paper we consider a special current supply and show that it can reduce the self-heating to less than one millikelvin. For a typical sensor design, which is suitable and usual for outdoor use in meteorological weather stations simulations of the static and dynamic self-heating caused by the pulsed electric measuring current are carried out. The transient course of the self-heating depends more on the internal structure of the sensor than on the heat transfer coefficient to the surrounding still air. The average static self-heating from a highly simplified model fits the simulated transient response well. The method of pulse current driving is shown by the described simulations to be very effective for the reducing the self-heating of resistance thermometers.
Über die Autoren
Sebastian Marin ist Wissenschaftlicher Mitarbeiter des Institutes für Prozessmess- und Sensortechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
Joachim Pätz ist Geschäftsführer der Anemometerbau GmbH Rostock.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Fröhlich ist Leiter des Fachgebiets Prozessmesstechnik der Fakultät für Maschinenbau der TU Ilmenau.
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Artikel in diesem Heft
- Frontmatter
- Beiträge
- Qualifizierung von Gleichstrom-Elektrizitätszählern für Schnellladestationen
- Flow distortion effect on electromagnetic flowmeter and mitigation using magnetic flux manipulation
- Dynamic water fill level measurement using a phantom-dependent adaptive electrical capacitance tomography (ECT) method
- Kombinierte Abstands- und Materialerkennung mit induktiven Näherungssensoren
- Stitched open-loop measurements with a focal-distance-modulated confocal sensor
- Eigenerwärmung von Widerstandsthermometern für Lufttemperaturmessungen bei Impulstromspeisung
- Linear, spatio-temporally resolved ultrasound measurement of the liquid fraction distribution in froth
- NMR spectroscopy threshold signal-to-noise ratio
- Investigations on the positioning accuracy of the Nano Fabrication Machine (NFM-100)
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