Linearisierung von Temperaturmessungen
In der Prozesssteuerung ist die Temperatur der am häufigsten gemessene Wert. Über eine große Bandbreite an Industriebranchen hinweg, angefangen bei der groß angelegten chemischen Produktion bis hin zu kleinen Laboren, ist die präzise Temperaturmessung ein wichtiger Faktor, um Parameter wie Erträge, Qualität, Sicherheit und Compliance sicherzustellen.
Die gängigsten Methoden zur Temperaturmessung in Industrieprozessen sind entweder Thermoelemente oder WTH (Widerstandsthermometer) – beide haben ihre Vor- und Nachteile, in Abhängigkeit von den Messbedingungen.
Weder Thermoelement- noch WTH-Sensoren sind von Natur aus linear. Das bedeutet, dass ihr Signalausgang nicht direkt proportional zur gemessenen Temperatur verläuft – mit verschiedenen Kurven bei unterschiedlichen Ausführungen, siehe Beispiel unten.
Darüber hinaus ist kein Gerät wie das andere: Jedes hat seine ganz eigenen Eigenschaften. Verschiedene Normen, wie z.B. IEC 60584 und IEC 60751, geben diesbezüglich Hilfestellung, damit die Hersteller jedes Gerät dahingehend einstufen können, wie weit es von der in der Norm vorgegebenen Sollkurve abweicht. Die Thermoelemente und WTH können dann auf Grundlage der jeweils erforderlichen Genauigkeit ausgewählt werden.
Moderne Temperaturmessumformer speichern und interpretieren die idealen Kurven, um einen 4…20 mA-Ausgang bei einer großen Bandbreite an Thermoelementen und WTH-Typen zu ermöglichen.
Diese integrierte Linearisierung basiert auf den jeweiligen Normen für jeden Sensortyp und ermöglicht einen ausreichend linearen Ausgang – vor allem über einen kleinen Messbereich hinweg und für Anwendungen, bei denen keine hochgenaue Temperaturmessung erforderlich ist.
Es gibt jedoch eine Reihe von Anwendungen, die eine hohe Genauigkeit erfordern und für die eine Standard-Linearisierung eventuell nicht ausreichend ist.
Im Folgenden einige Beispiele:
- Kontrolle der Reaktionstemperatur in der chemischen Produktion, kritischer Parameter zur Gewährleistung der Erträge/Qualität und der Sicherheit.
- Eichpflichtige Anwendungen in der Öl- und Gasindustrie, bei denen eine Durchflusskompensation für eine exakte Kostenkalkulation und Abrechnung erforderlich sind.
- Sicherheitsabschaltungssysteme, bei denen eine schnelle Reaktion bei Überhitzung zwingend erforderlich ist.
Zur Steigerung der Genauigkeit und der Linearität Ihrer Messungen muss ein hochwertiger Temperaturmessumformer mit bestmöglicher Langzeitstabilität im System integriert werden, der von einem anerkannten Hersteller bezogen wurde.
Bei diesen Messumformern können aller Voraussicht nach zusätzliche Linearisierungsmethoden programmiert werden, die die bestmögliche Abstimmung zwischen Sensor und Messumformer für Standardsensoren sowie die Linearisierung kundenspezifischer Sensoren ermöglichen.
Eine dieser Methoden ist die Van-Dusen-Gleichung für WTH. Während der Kalibrierung werden sensorspezifische Daten für jede WTH generiert, die dann bei der Programmierung von kompatiblen Messumformern verwendet werden und auf diese Weise für eine weitaus bessere Linearität sorgen.
Unabhängig von der Linearisierung ist allerdings auch eine Kalibrierung in regelmäßigen Abständen erforderlich, um während der Standzeit des Sensors für eine gleichbleibende Genauigkeit zu sorgen.
