DE3219168C2 - Meßwiderstand für Rauschthermometer - Google Patents

Meßwiderstand für Rauschthermometer

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Detmar Von Dipl.-Ing. Dr. Mallinckrodt
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwiderstand für Rauschthermometer. Bekannte Materialien für Rauschwiderstände haben einen hohen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes, wodurch große Schwankungen des Meßwertes auftreten, wenn die Meßtemperatur während des Mitteilungsvorganges nicht hinreichend konstant ist. Von Nachteil ist ferner bei den bekannten Materialien für Rausch widerstände, daß ihr spezifischer Widerstand (beispielsweise bei Pt, Rh, W, Ta) zu gering oder (beispielsweise bei Al ↓2O ↓3, CaO u.a.) zu hoch ist, als daß gut handhabbare Rauschwiderstände hergestellt werden könnten. Der erfindungsgemäße Rauschwiderstand besteht aus Lanthan-Chromit, das einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten besitzt und zudem einen spezifischen Widerstand aufweist, der im Hinblick auf die an einen Widerstand für Rauschthermometer zu stellenden Anforderungen sehr günstig ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Meßwiderstand für Rauschthermometer, der geeignet ist zur Messung von Temperaturen oberhalb 1150°C.
In der Rauschlhermometrie werden hochschmelzende Metalle und Legierungen, wie beispielsweise Pt. Rh. W, Ta, als Werkstoff für den Rauschwiderstand zur Messung von Temperaturen oberhalb von etwa 1150°C verwendet.
Von Nachteil bei der Benutzung derartiger Werkstoffe als Material für Rauschwiderständc ist jedoch, daß diese Werkstoffe einen relativ hohen Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes besitzen. Dadurch treten große Schwankungen des Meßwertes V2 (mittleres Rauschspannungsquadrat) auf, wenn die Meßtemperatur während des Mittclungsvorganges nicht hinreichend konstant ist. Die Messung wird dadurch ungenau bzw. der Abgleich bei Anwendung einer Vergleichsmethodc erschwert.
Wegen des relativ hohen Tempcraiurkoeffi/.icntcn des elektrischen Widerstandes der vorgenannten Werkstoffe ergeben sich ferner Schwierigkeiten bei der Anpassung von Meßwiderstand und Mcßleiumg. Eine Anpassung ist nur noch für kleine Temperaturintcrvallc möglich.
Aufgrund des geringen spezifischen Widerstandes der vorgenannten Werkstoffe auch bei hohen Temperaturen müssen Drähte mit kleinem Durchmesser (üblicherweise <0,2 mm) oder auch Schichten geringer Dikke zur Fertigung des Rauschwiderstandes verwendet werden, um Widerstandswertc der erforderlichen Größe, nämlich >5 0hm, zu erhalten und gleichzeitig die Abmessungen des Meßfühlers klein zu halten, um möglichst punktförmige Messungen ausführen zu können. Die Verwendung von Drähten mit geringen Durchmessern hat zugleich eine dadurch bedingte geringe Haltbarkeit bzw. mechanische Widerstandsfähigkeit des Meßwiderstandes zur Folge. Außerdom können die meisten hochschmel/enden Metalle und Legierungen nur in Schutzgasatmosphäre »»!er im Vakuum eingesetzt werden.
Es ist zwar auch schon vorgeschlagen worden (DS-PS 27 10 899), Oxidkeramiken wie AI2O1. CaO. ZrO... BcO. ThO; oder MgO als Rauschwidcrsiamt /u verwenden. Diese Materialien weisen jedoch ebenfalls einen hohen Temperaiurkoeffizientcn auf. so daß es auch bei Verwendung dieser Materialien zu größeren Schwankungen des Meßwertes bei Schwankungen der Meßtcmpcratur sowie zu Schwierigkeiten bei der Anpassung von Mel.Uvidersiand und Meßlcitung kommt. Darulicrhinaus siikI die spezifischen Widerstände der genannten Oxidkeramiken auch hei hohen Temperaturen /u hoch, ,ils daß handhabbare Rausehwidersiändc nut Werten in der Größenordnung von 10 Ohm hergestellt werden konnbesteht ferner darin, daß es sich hierbei um lonenleiter handelt, deren Widerstand sich bei hohen Temperaturen beim Anlegen einer Meßspannung verändert, wodurch Schwierigkeiten bei der Bestimmung des Meßwiderstandes Rm auftreten. Außerdem ist unklar, ob lonenleiler in dem bei der Rauschthcrmomeiric verwendeten Frequenzbereich bis ca. 300 kHz ein weißes Frequenzspekirum aufweisen, wie es bei Verwendung von Vergleiehsmethodcn notwendig sein kann.
to Es isi Aufgabe der Erfindung, einen Meßwiderstand für Rauschthermometer zu schaffen, der auch bei höheren Temperaturen oberhalb 1150"C einen kleinen Tcmperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist, dessen spezifischer Widerstand in einem für Rauschthermomc-
ii ler optimalen Bereich liegt, der zudem ein Elektroncnleiier ist, dessen Widersland sich beim Anlegen einer Meßspannung nicht ändert und der außerdem ein weißes Frequenzspektrum liefert. Der Mcßwidersland soll ferner gut handhabbar und robust sein.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Material des Meßwiderstandes Lanthan-Chromil (LaCrOi) ist.
LaCrOi besitzt überraschenderweise, anders als die oben genannten Oxidkeramiken, oberhalb etwa 10000C
r> einen sehr kleinen Temperaturkoeffizienten des Widerstandes von λ < 2 ■ 10-V0K (zum Vergleich: Pt in diesem Bereich: 1 — 2 · 10-V0K). Außerdem liegt der Wert des spezifischen Widerslandes von Lanthan-Chromit bei Temperaturen oberhalb von 10000C im Hinblick
jo auf die an einen Widerstand für Rauschthermometer zu stellenden Anforderungen sehr günstig. Es können daher gut handhabbare Werkstücke zur Fertigung von kubus- oder quaderförmigen Meßwiderständen verwendet werden. Damit erhält man robuste Meßfühler
Γι mit relativ hoher Lebensdauer.
Von Vorteil ist ferner, daß I.anlhan-Chromil ein Elektronenleiicr ist. Es besitzt somit ein weißes Frcquenzspektriim in dem für die Rausehthcrniometrie maßgeblichen Frequenzbereich, und sein Widersland ist prak-
4(i lisch unabhängig von der angelegten Meßspannung.
Lanthaii-Chromil isi außerdem beständig in oxidierender Atmosphäre, so daß sich Rauschthcrmomctcrmcßfühlcr der erfindungsgemäßen Art für den Einsatz in der Peirochemic und der Eisen- und Stahlindustrie
•η besonders eignen.
Ausführungsbcispicl
Es wurde ein Rausehthermometer-Meßfühler herge- *iii stellt, dessen Widerstand aus Lanthan-Chromit besieht. Der Querschnitt des Widerstandes beträgt 2 mm ■ 2 mm. die Länge 5 mm. Der elektrische Widerstand ist 9,5 Ohm bei 1500"C.
Im weiterer Nachteil der genannten Oxidkeramiken

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Meßwiderstand für Rauschthermometer, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für den Widerstand Lanthan-Chromit (LaCrOj) ist.
2. Meßwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand die Form eines Kubus oder Quaders besitzt.
DE3219168A 1982-05-21 1982-05-21 Meßwiderstand für Rauschthermometer Expired DE3219168C2 (de)

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GB08314068A GB2120848B (en) 1982-05-21 1983-05-20 Measuring resistor for noise thermometers
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