Kartenstapel

Das kommt vermutlich auf die Genauigkeit des Messwerkzeugs an. Ein ausgeleierter Zollstock misst vermutlich ganz anders als ein ganz Neuer.

Eine Messschraube hat eine ganz andere Genauigkeit als ein Messschieber oder ein Zollstock.

Um den Fehler zu verkleinern würde ich noch öfter messen und den Mittelwert nehmen.

Vorausgesetzt, wir haben beide richtig gemessen, würde ich mich auf das Messwerkzeug verlassen, das besser justiert ist und noch besser geeicht.

Mein Zollstock könnte auf das nationale Normal zurück geführt worden sein (kallibriert bzw. geeicht sein).

Maßeinheiten nicht vergessen!

Justieren: Prozess, bei dem ein Messinstrument so eingestellt wird, dass es genauer misst (Abgleich).

Eichen: Amtliche Prüfung und ggf. Beurkundung der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften.

Beim Kalibrieren wird das Messinstrument mit einem bekannten Standardreferenzwert verglichen. Es wird überprüft ob das Messinstrument korrekt misst oder ob eine Anpassung erforderlich ist.

Früher waren Einheiten eher willkürlich und von Ort zu Ort unterschiedlich und auch ziemlich willkürlich wie z.B. eine Elle oder die durchschnittliche Daumendicke von 3 Männern.

Durch Handel musste man aber in immer größeren Bereichen denken und schauen, dass jeder die gleichen Einheiten hat. Gerade die Schifffahrt und die Eisenbahn haben das voran gebracht.

Seit den 50er Jahren gibt es das Système International d’Unité, das ein einflussfreies und reproduzierbares Einheitensystem schaffen möchte.

Die 7 Grundeinheiten sind:

Wichtig weil weltweit einheitliches System und aus diesen Einheiten lassen sich alle anderen Einheiten zusammensetzen:

1 N = 1kg*m/s²

1 Hz = 1/s

Der wahre Wert ist ein eindeutig existenter Wert, der im Normalfall aber nicht erfasst werden kann.

Der gemessene Wert ist der Istwert und ist abhängig von der Genauigkeit der Messeinrichtung. Er hat aber immer eine Abweichung vom wahren Wert, die je nach Genauigkeit als vernachlässigbar gilt.

Wenn man unter den selben Bedingungen immer wieder misst, und die gemessenen Istwerte Mittelt, bekommt man den Bestwert, der eine geringere Abweichung vom wahren Wert hat, als die einzelnen Werte.

• Dehnung ist eine dimensionslose Größe:

=Längenänderung / Ursprungslänge

• Meistens eine sehr kleine Zahl in Mikrometer/Meter; % oder ‰

• Gemessen werden kann die Dehnung Beispielsweise über Extensometer, DMS, Setzdehnungsaufnehmern, Reislackverfahren oder mechanisch-optische Methoden

-        Unbelasteter Draht eines bestimmten Leitungsmaterials mit der Länge l ergibt einen elektrischen Widerstand R

o   R = ρ* l / A

ρ = Ohm*mm²/m (spezifischer Widerstand)

l = m

A=mm²

o   Einige Materialien haben unterschiedliche spezifische Widerstände, die sich proportional zur Volumenänderung (Proportionalitätsfaktor kappa) verhalten

• Je größer die Fläche, desto kleiner der Widerstand -> Elektronen haben wenig Problem, durch Widerstand zu kommen

• Je länger der Widerstand, desto größer der Widerstand -> Elektronen haben größeres Problem durch Widerstand zu kommen

-        Bei Dehnung des Leiters tritt gleichzeitig eine Verlängerung des Leiters und eine Querschnittsverminderung auf -> Widerstand wird größer -> Strom wird kleiner (wird mithilfe von Ampèremeter gemessen) (Querdehnzahl fließt ein)

• k-Faktor ist der Proportionalitätsfaktor

• In den k – Faktor gehen sowohl die geometrische Veränderung des Leiters, sowie die Änderung des spezifischen Widerstands ein (vor allem Querdehnzahl und Proportionalitätsfaktor) (2,0 von Konstantan)

• mit k – Faktor und relativer Widerstandsänderung/ Widerstand (DeltaR/R) lässt sich auf Dehnung schließen -> von elektrisch auf mechanisch  -> relative Widerstandsänderung geteilt durch k-Faktor = Dehnung in %?

• Konstantan (Legierung aus 50-60% Kupfer und 40-50% Nickel) besonders geeignet, weil als einziges Material (Siehe S.71) sehr Temperaturempfindlich und relative Widerstandsänderung (DeltaR/R) auch nach dem elastischen Bereich sehr proportional zur Dehnung bleibt (k-Faktor 2,0), im Vergleich zu anderen Werkstoffen, wie z.B. Nickelchrom die nach dem elastoplastischen Bereich ihren k-Faktor ändern (k-Faktor 2,5 dann 1,8)

• Die Dehnungszustände in den Messobjektoberflächen sind im Allgemeinen zweiachsig (neben in Messrichtung wirkende Dehnungen gibt es auch Querdehnungen). Dadurch werden die Drähte in Längsrichtung verjüngt aber die Schlaufen verbreitert.

• Die Verbreiterung der Schlaufen beeinflussen ebenfalls den Widerstand des DMS und können Messergebnis verfälschen. Hier vor allem in den Umkehrschlaufen des Messgitterdrahts bei Draht-DMS. Auch Folien DMS können querdehnungsempfindlich sein.

• Die Querempfindlichkeit nimmt ab, je länger das Messgitter ist und je weniger Windungen der DMS hat.

• Das Gitter moderner Folien-DMS ist heute so gestaltet, dass die Querempfindlichkeit weitestgehend verschwindet (freie Gestaltung der Gitterumkehrstellen).

• Die Enden der einzelnen Stränge des Messgitters werden in Form breiter Querverbindungen gestaltet, die bei positiver Querdehnung eine positive Widerstandsänderung bewirken. Diese positive Widerstandsänderung kompensiert ganz oder teilweise die negative Widerstandsänderung, die eine positive Querdehnung an den einzelnen Strängen des Messgitters bewirkt.

• Zur Abschätzung des durch Querempfindlichkeit verursachten Messfehlers gibt es eine Faustformel. Alternativ lassen sich Diagramme zur schnellen Abschätzung zeichnen, aus denen in Abhängigkeit von der Querempfindlichkeit q und dem dehnungsmessstreifenbezogenen Verhältnis aus Quer- und Längsdehnung die sich ergebenden Fehler leicht ablesen lassen. Eine weitere einfache Korrekturmöglichkeit ist  ein Korrekturfaktor C, der ebenfalls in Diagrammform darstellbar ist.

• Mithilfe der Wheatstone Vollbrücke/Halbbrücke, indem man alle Widerstände auf einem Bauteil aufbringt-> alle werden wärmer oder alle werden kälter und ändern sich damit im gleichen Maß -> Temperaturfehler wird rausgehalten ; Bzw. zwei Vergleichsdehnstreifen auf ein sich nicht dehnendes Element mit gleicher Temperatur setzt oder Vergleichs DMS quer anbringt

• Zudem gibt es selbstkompensierende DMS, auf die Temperaturänderungen nur wenig Einfluss haben. Auf Packungsbeilage ist Funktion für die Streuung angegeben. Wenn Temperaturen nicht 20°C sind, kann Streuung berechnet werden.

• In Bereichen gleichmäßiger Spannungsverteilung (z.B. Stahl) kann die Messlänge (von z.B. DMS) beliebig gewählt werden, da das Dehnungsfeld homogen ist.

• In Bereichen ungleichmäßiger Spannungsverteilung (z.B. Beton) soll die Messlänge soll ein Vielfaches der Abmessung der durch den Aufbau bedingten Inhomogenität betragen (3-4 fache des Größtkorns)

• Bei Beton aufgrund von Rissen und ungleichmäßiger Spannungsausbreitung/ Abplatzungen eher Setzdehnungsmessung

• Aufgrund der verschiedenen E-Module müssen anderen Kleber und Trägerstoffe (bei beiden z.B. Epoxidharz, Phenolharz) verwendet werden, damit keine örtliche Versteifung des Messobjekts stattfindet

l wird größer, A wird kleiner -> Widerstand erhöht sich

Ja. Dafür müssen Metalle verwendet werden, die ihren elektrischen Widerstand mit der Temperatur ändern. (Widerstandsthermometer)

-        Eine der wichtigsten Messschaltungen zur Bestimmung von kleinen Widerstandsänderungen

-        Schaltung besteht aus vier Brückenzweigen mit den Widerständen R1 bis R4, die wie die vier Seiten eines Parallelogramms angeordnet sind

-        Bei Speisung der Schaltung mit einer Spannung an gegenüberliegenden Punkten hängt die Spannung an den anderen beiden Eckpunkten von den Widerstandsverhältnissen innerhalb der vier Brückenzweigen ab.

-        Sind alle Widerstände in den Zweigen identisch, ist die Messspannung = 0, die Brücke heißt abgeglichen; Tritt an einem Widerstand eine Änderung ein, ist die Messspannung ein Maß für die Widerstandsänderung

-        Als Widerstand kann man einen DMS einsetzen. Über dessen Widerstandsänderung erhält man ein Maß für die aufgetretene Dehnung

-        Wenn man Brückenschaltung richtig einstellt, kann man unbekannten Widerstand und Widerstandsänderungen bestimmen, wenn man die anderen drei Widerstände kennt

-        Aufbau: Viereck, bei dem an jeder Seite ein Widerstand angebracht ist. Zwei Widerstände sind bekannt, einen Widerstand kann man so regeln wie man möchte (-> mithilfe eines Schiebewiderstandes), der vierte Widerstand ist unbekannt und soll ermittelt werden. An den jeweils zwei gegenüberliegenden Ecken sind Kabel (Stromquelle und Ampèremeter -> misst Stromfluss zwischen zwei gegenüberliegenden Punkten)

-        Schiebewiderstand wird so eingestellt, dass Messelement (Ampèremeter/ Voltmeter) 0 anzeigt -> Ziel: Spannung = 0V (keine Potentialdifferenz), damit die Brückenschaltung abgeglichen ist.

-        In der Messtechnik sind die Widerstände Dehnungsmessstreifen, die gedehnt oder gestaucht werden und dadurch einen größeren oder einen kleineren Widerstand (gemessene Widerstandsänderung) erzeugen. Gemessen werden Spannungsänderung, die mithilfe des bekannten Stroms in einen Widerstand bzw. eine Widerstandsänderung umgerechnet werden kann. Die Widerstandsänderung kann wiederum in eine Dehnungsänderung umgerechnet werden.

-        In der Praxis lässt man sich alle Widerstände ändern -> vieles messbar

-        Alle Widerstände sind auf einem Bauteil aufgebracht -> alle werden wärmer oder alle werden kälter und ändern sich damit im gleichen Maß -> Temperaturfehler wird rausgehalten

-        Gleichsinnige Widerstandsänderungen in benachbarten Brückenzweigen heben sich gegenseitig auf, während sie sich in gegenüberliegenden Zweigen addieren.

o   Bei einer Vollbrücke, die aus vier DMS mit gleichem Temperaturgang besteht und die einer Temperaturänderung unterworfen wird, bewirkt dies in jedem der vier Messaufnehmer die gleiche Widerstandsänderung. Diese Änderungen heben sich gegenseitig auf und beeinflussen das Messergebnis nicht.

Mehrere Möglichkeiten, die Brücke zu betreiben

o   Viertelbrücke: Einer der Widerstände ist unbekannt, die anderen bekannt -> Unbekannter Widerstand soll ermittelt werden

o   Halbbrücke: zwei Widerstände sind unbekannt; über Spannung und Brückengeometrie können unbekannte ermittelt werden

o   Vollbrücke: alle vier Widerstände sind Sensoren (->DMS); z.B. gebogener Stab: ein DMS oben (Dehnung), ein DMS unten (Stauchung), andere DMS quer zur Dehnungsrichtung kompensieren Temperaturen, indem sie sich bei Erwärmung ausdehnen und bei Abkühlung zusammenschrumpfen

Der Betrieb ist sowohl mit Wechselspannung als auch mit Gleichspannung möglich (Rauschen…)

• Gleichsinnige Widerstandsänderungen in benachbarten Brückenzweigen heben sich gegenseitig auf

• Gleichsinnige Widerstandsänderungen in gegenüberliegenden Zweigen addieren sich

• Durch die richtige Applikation der Widerstände kann das Signal verstärkt werden (z.B. bei Kragarm: zwei oben und zwei unten)

• Induktive Wegaufnehmer

  • Tauchankergeber (z.B. Differential-Tauchankergeber; Tauchankergeber als Differentialtransformator; Querankergeber)

• Kapazitive Wegaufnehmer

  • Plattenkondensator

• Für iduktive Wegmessung wird immer eine Spule benötigt, die Induktivität aufbaut

• Die Induktivität einer Spule ist abhängig vom Verhältnis der Windungszahl (im Quadrat) zum magnetischen Widerstand.

• In die Spule wird ein Eisenanker geschoben

• Je nachdem, wie tief der Anker in der Spule ist und welchen Weg er damit zurück gelegt hat, ändert sich der magnetische Widerstand bzw. der Blindwiderstand. Ist der Anker komplett in der Spule ist der Widerstand sehr gering. Ist der innere Raum eisenlos, ist der m. Widerstand deutlich bedeutsamer

• Der magnetische Widerstand hängt vom Medium ab, in dem sich das magnetische Feld ausbildet.

• Um eine Feldänderung zu bekommen wird eine konstante Wechselspannung angelegt

• Für genauere Messungen mehrere Spulen und Tauchanker in die Mitte, damit sowohl rechts, als auch links gemessen werden kann (siehe Bild)

• Ein Kondensator ist ein elektronisches Bauteil, das dazu dient, elektrische Ladung zu speichern. Er besteht aus zwei leitenden Platten, die durch ein Dielektrikum getrennt sind.

• Zwischen den Platten wird ein elektrisches Feld erzeugt.

• Ein Dielektrikum ist ein Material, das die Fähigkeit besitzt, elektrische Felder zu beeinflussen, ohne dabei selbst Dauerhaft zu leiten.

• Der Kondensator wird mit Wechselspannung gespeist, d.h. er wird wechselnd aufgeladen und entladen.

Mit dem Kapazitätsmessverfahren (Vorzug, weil Leitfähigkeiten vieler Füllgüter temperaturabhängig ist)

• Viele Füllstoffe haben dielektrische Eigenschaften (auch trockenes Füllgut!)

• Es gibt einen leitenden Behälter und einen Innenzylinder bzw. eine Sonde, die als Kondensator wirken

• Durch Einfüllen eines nichtleitfähigen Mediums (z.B. einer Flüssigkeit) ändert sich die Dielektrizitätskonstante im Vergleich zu Luft (1) und C (Kapazität) wird größer (je nach Konstante)

• Große D.Konstankte von Vorteil, da er das Messsignal proportional beeinflusst.

• Viele Füllstoffe haben auch ein sehr veränderliches Leitfähigkeitsverhalten, das der Messwertbildung durch Isolation ferngehalten wird.

• für Messungen extrem kleiner Füllstandsunterschiede bei dieelektrisch variablen Medien (horizontalbleibende OF) kann Messung nach dem Prinzip des parallelgefüllten Plattenkondensators erfolgen, siehe Bild unten

- Kapazitive Wegaufnehmer lassen berührungslose Wegmessungen zu, wofür ein Plattenkondensator mit 2 bis 3 Platten benötigt wird

- Die Kapazität des Kondensators kann man auf drei Arten verändern: Änderung

• des Plattenabstandes (wird gesucht)

• der Plattenfläche (bleibt gleich)

• der Dielektrizitätszahl (bleibt bei gleichbleibendem Medium gleich)

-Durch Abstandsänderung wird elektrisches Feld beeinflusst

-Beim Vergrößern des Abstands entsteht eine kleinere Kapazität

- Im Bild ist ein einfacher Kondensator zu sehen.

Im Vergleich dazu gibt es z.B. den Differentialkondensator bei dem drei Platten genutzt werden. Zwischen den Platten a und c sowie c und b jeweils ein Kondensator. Ihre Kapazitäten verändern sich gegenläufig -> doppelte Empfindlichkeit gegenüber Einfachkondensator .

- Für Messungen parallel und senkrecht geeignet

-Mit der kapazitiven Wegmessung lassen sich auch Winkel messen (z.B. mit einem Drehkondensator)

1. Kontinuierliche Füllstandsmessung:

   • Bei der kontinuierlichen Füllstandsmessung wird der Füllstand kontinuierlich überwacht und in Echtzeit gemessen.

   • Kontinuierliche Füllstandsmessungen liefern eine ständige und aktuelle Überwachung des Füllstands in einem Behälter oder Tank.

   • Diese Methode eignet sich gut für Anwendungen, bei denen eine genaue und fortlaufende Überwachung des Füllstands erforderlich ist, beispielsweise in Prozessanlagen, Lagerbehältern oder in der Umweltüberwachung.

2. Diskontinuierliche Füllstandsmessung:

   • Bei der diskontinuierlichen Füllstandsmessung werden die Füllstandsmessungen in diskreten Zeitintervallen durchgeführt.

   • Die Messungen können zu bestimmten Zeitpunkten erfolgen oder durch manuelle Eingriffe ausgelöst werden, anstatt kontinuierlich zu erfolgen.

   • Diese Methode wird oft in Anwendungen verwendet, in denen eine ständige Überwachung nicht erforderlich ist oder in denen die Messung auf bestimmte Ereignisse oder Bedingungen hin erfolgen soll, wie beispielsweise bei der Bestandskontrolle oder der Durchführung von Qualitätsprüfungen.

• Kraftaufnehmer mit DMS (Kraftmessdose) (passiv)

• Induktive Kraftmessfühler (passiv) 

• Piezokristallinie Senosoren (aktiv)

o   Krafteinleitung muss weitgehend punktförmig erfolgen

o   Exzentrische Lasteinleitung ist zu vermeiden

o   Kraft muss in genügendem Abstand vom Krafteinleitungspunkt gemessen werden

• aktives Messmedium aus z.B. Quarz oder Bariumtitanat

• Bei bestimmten anisotropen Kristallen bildet sich unter Druckbeanspruchung ein elektrisches Feld und an den Außenflächen entsteht eine elektrische Ladung (Bei Zugbeanspruchung umgekehrte Polarität der Ladung)

• Aus Kristall müssen Platten oder Stäbe in ganz bestimmten Richtungen herausgeschnitten werden, um große elektrische Ladung zu gewinnen

• Theorie: Durch Druck werden negative Sauerstoff Ionen weiter nach oben geschoben und die positiven Silicium Ionen weiter nach unten geschoben, wodurch es zu einer Ladungstrennung kommt und eine Spannung gemessen werden kann.

• Im Bild ist 2 ein Plattenkondensator. Die Ladung wird von der Kapazität C des Kondensators aufgenommen. Hier kann die Spannung gemessen werden.

• Auch bei Biegung lässt sich der piezoelektrische Effekt nachweisen und messtechnisch nutzen

• Nachteil: -> Störanfälligkeit gegenüber Leitungs- und Umwelteinflüssen (Feuchte, Temperatur, Umwelteinflüsse); hohe Ansprüche an die verstärkenden Messgeräte

• passives Messmedium (Spannung muss angelegt werden)

• Zu Kreis gebogenes Stahlrohr, auf dem sich DMS befinden. Oben und Unten sind Platten. Wenn auf die Platten eine senkrechte Druckkraft wirkt, wird die innere Periphere des Rings verkürzt und die äußere verlängert -> mehrere DMS nehmen Dehnungen und Stauchungen auf (dadurch auch Messung exzentrisch angreifender Kräfte möglich)

• Fließgrenze darf nicht überschritten werden/ nur im elastischen Bereich messen, sonst gibt es Messfehler und die KMD ist nicht mehr zu verwenden

• Für punktförmige Lasteinleitung: Halbkugel (besser Kalotte oder Vollkugel)

• passives Messmedium (Spannung muss angelegt werden)

• Durch die aufgenommene Kraft entstehen mechanische Spannungszustände im Aufnehmer, die die Permeabilität (magnetische Leitfähigkeit) des hochnickelhaltigen Materials (sehr leitfähig) ändert

• Vorteil: sehr robust, Möglichkeit, nahezu weglos zu arbeiten (wenige Mikrometer); Messleitungen unkritisch und lang -> für ungünstige Umweltbedingungen geeignet

• Nachteil: Messgenauigkeit wesentlich geringer als bei DMS Kraftmessfühlern (2,5%)

• Mittlere bis sehr große Kräfte

• passives Messmedium für kleinere bis mittlere Kräfte (<200kN)

• Vermutete Funktionsweise: Kraft wirkt punktförmig auf Lastkopf ein. Dieser verschiebt die biegesteife Membran, deren Auslenkung sich zur messenden Kraft proportional verhält. Die Auslenkung wird mithilfe von Induktion (Tauchkern + Spulenkörper) gemessen und in Kraft umgerechnet.

• Über Membranstärke lassen sich Messbereiche festlegen

• Nachteil: Messfehler etwas größer als bei DMS-Kraftmessfühlern/ Temperaturfehler nicht günstig zu beherrschen

• Vorteil von induktiven Kraftmesseinrichtungen:

  o   Größeres Messsignal (im Vergleich zu DMS Wandler)

  o   Leitungen von weit unkritischer (im Vergleich zu DMS Wandler)

• Widerstandsthermometer

• Thermoelemente (passiv -> keine externe Stromversorgung)

• Pyrometer

• Zwei Drähte aus verschiedenen Metallen oder Legierungen werden an den Enden zusammengelötet -> erzeugt zwei Verbindungsstellen eines Thermopaares

• Eine Verbindungsstelle ist die Messstelle mit der Temperatur TM; die andere ist Vergleichsstelle mit der Temperatur TV. Es entsteht eine Potentialdifferenz UT, wenn beide Messstellen auf verschiedene Temperaturen gebracht werden. Diese Potentialdifferenz ist in erster Näherung zur Temperaturdifferenz TM – TV proportional.

• Mithilfe der Thermoelektrischen Spannungsreihe kann die zu erwartende Thermospannung bei verschiedenen Kombinationen abgeschätzt werden

• Messungen vor allem von absoluten Temperaturen (wenn die Temperatur der Vergleichsstelle konstant gehalten oder der Einfluss der Vergleichsstellentemperatur kompensiert (Bürckenschaltung) wird) aber auch von Temperaturdifferenzen

• Problematisch: Bei bestimmter Temperatur oxidieren/ rosten viele Metalle z.B. Kupfer (>500°C), Eisen (>500°C), Konstantan (600°C)

• Nickelchrom – Nickel und Platinrhodium – Platin sind gute Paare

• Thermopaare können unmittelbar mit dem zu messenden Stoff in Berührung gebracht werden

• Zusammenhang zwischen Thermospannung und der zugehörigen Temperatur weicht von der Linearität ab

• Vermeidung von Messfehlern durch ausreichend tiefes Eintauchen in das Messmedium.

• Passiver (?) Temperatursensor (wie DMS?) -> Spannung muss angelegt werden

• Metalle und Halbleiter ändern unter dem Einfluss einer Temperatur ihren elektrischen Widerstand. Temperaturmessung wird damit auf die Messung eines elektrischen Widerstands zurückgeführt (wie DMS).

• Bei Metallen (abhängig davon welches Metall) steigt der elektrische Widerstand mit der Temperatur fast linear an (je wärmer sie sind, desto schlechter leiten sie)

• Für sehr genaue Temperaturmessungen: reines Platin (zwischen -220°C und 750°C)

  Ansonsten Nickel oder Kupfer (günstiger aber ungenauer)

• Platinwiderstandsthermometer: Platindraht wird auf dünnes Glasröhrchen aufgewickelt. Ein weiteres Glasröhrchen umgibt die Platinwicklung, so dass diese vollkommen eingebettet ist. (BILD). Platindrähte können auch in Glas eingeschmolzen sein.

• Messstrom durch Messwiderstand muss genügend klein gehalten werden, damit die Eigenerwärmung des Fühlers die Messung nicht verfälscht.

Das Thermoelement. Es hat eine küzere Ansprechdauer, weil es eine “punktuelle” Messung ist. Das Widerstandsthermometer arbeitet mit Wärmeleitung.

• (geringere Masse und direkte Umwandlung von Temperatur in elektrische Signale)

Thermoelemente und Thermosäulen sind zwei unterschiedliche Arten von Temperatursensoren, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien basieren:

1. Thermoelemente:

   • Thermoelemente sind Temperatursensoren, die auf dem Seebeck-Effekt beruhen, der besagt, dass eine elektrische Spannung zwischen den Enden zweier verschiedener Metalle entsteht, wenn diese an unterschiedlichen Temperaturen gehalten werden.

   • Thermoelemente bestehen aus zwei verschiedenen metallischen Leitern, die an einem Ende miteinander verbunden sind, um eine Messstelle zu bilden. Wenn sich diese Messstelle an einer anderen Temperatur befindet als die Enden des Thermoelements, entsteht aufgrund des Seebeck-Effekts eine elektrische Spannung zwischen den Enden des Thermoelements.

   • Thermoelemente werden häufig zur Temperaturmessung in verschiedenen Anwendungen wie Industrieprozessen, Haushaltsgeräten, wissenschaftlichen Experimenten und mehr verwendet.

2. Thermosäulen:

   • Thermosäulen sind Temperatursensoren, die auf dem Prinzip der Pyroelektrizität beruhen, das heißt, sie erzeugen eine elektrische Ladung als Reaktion auf eine Änderung der Temperatur.

   • Eine Thermosäule besteht aus einer Anordnung von pyroelektrischen Kristallen oder Materialien, die sich bei Temperaturänderungen polarisieren und eine elektrische Ladung erzeugen.

   • Die erzeugte Ladung kann gemessen und zur Bestimmung der Temperatur verwendet werden.

   • Thermosäulen werden oft in Anwendungen verwendet, in denen schnelle Temperaturänderungen erfasst werden müssen, wie beispielsweise in Infrarot-Sensoren, Bewegungsmeldern, Sicherheitsüberwachungssystemen und Thermografie.

Zusammenfassend basieren Thermoelemente auf dem Seebeck-Effekt und erzeugen eine elektrische Spannung als Reaktion auf Temperaturunterschiede, während Thermosäulen auf dem Prinzip der Pyroelektrizität beruhen und eine elektrische Ladung als Reaktion auf Temperaturänderungen erzeugen.

• Der Seebeck-Effekt besagt, dass in einem geschlossenen Stromkreis eine elektrische Spannung erzeugt wird, wenn an den Verbindungsstellen zwischen zwei verschiedenen Metallen eine Temperaturdifferenz herrscht. Dieser Effekt ist die grundlegende physikalische Grundlage für Thermoelemente.

• Ab gewisser Temperatur (>1300°C) sind übliche Thermometer eingeschränkt -> deshalb Strahlungs-Temperaturfühler (Strahlungspyrometer)

• Vor allem viedeotechnische Kompaktlösungen, die zur Bauwerksüberwachung führen (Wärmelecks, Kältebrücken; sonstige Unregelmäßigkeiten)

• Pyrometer misst die elektromagnetische Strahlung eines Bauteils. Je heißer es ist, desto kürzer werden die Strahlungswellen. Von der elektrischen Strahlung kann man dann in Temperatur umrechnen.

• Gesamtstrahlungspyrometer -> Strahlungsempfänger soll möglichst die gesamte auffallende Strahlung aufnehmen. Als Strahlungsempfänger werden bei technischen Geräten Vielfachthermoelemente benutzt, die auch als Thermosäulen oder Thermoketten bezeichnet werden. Die Messstellen der Thermosäule werden flächenförmig ausgebildet und zur möglichst vollständigen Absorption der Strahlung geschwärzt. Messungen ergeben nur bei schwarzen Körpern genaue Ergebnisse, bei allen anderen Körpern werden zu niedrige Temperaturen angezeigt

  • Hohlspiegelpyrometer

  • Linsenpyrometer

  • Photoelektrisches Pyrometer

• Es gibt auch Teilstrahlungspyrometer und Farbpyrometer

• Halbleiter sind Materialien, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der von Leitern und Nichtleitern (Isolatoren) liegt, und die mit steigender Temperatur besser leiten.

• Wenn keine allzu große Genauigkeit gefordert wird, können wegen des größeren Messeffekts auch Heißleiter (=bestimmte Halbleiter) verwendet werden

• Leiten besser, je wärmer es ist (aber nicht linear!) Erreichbare Widerstandsänderungen sind ungefähr 10-mal so groß wie bei üblichen Metall-Widerstandsthermometern

• Es gibt auch Kaltleiter, die bei geringen Temperaturen besser leiten und in bestimmten Temperaturbereich sehr hohe Werte annehmen. Starke Streuungen!! -> nicht für Messzwecke

Extensometer-Dehnung

DMS-Dehnung

Maschinenweg-Dehnung (Traversenweg?)

Zuerst mal den Spannungs-Dehnungs-Verlauf

Bruchdehnung

Zugfestigkeit

Spannung

Dehnung

Eine DIN zu Blankstahlerzeugnissen und eine DIN zu metallischen Werkstoffen