Gezieltes Altern stabilisiert Thermometer
Alle Temperaturfühler (Normal-Thermometer, Referenz-Thermometer, SPRTs, HTPRTs, Pt100, Pt25, usw.), die der Kalibrierdienst Klasmeier kalibriert, werden nach einem angepassten Alterungszyklus in einem von ISOTECH speziell konstruierten Alterungsofen vollständig ausgealtert.
Bei der Verwendung von Platin-Widerstandsthermometern im Laboreinsatz kommt es mit der Zeit zu einer Veränderung der Messwiderstände. Dieser Vorgang wird „Thermometer-Drift“ genannt. Das Driften von Thermometern kann mehrere Gründe haben:
- mechanische Effekte
- z.B. Vibrationen beim Transport
- der Einsatz von Umwälz-Bädern
- mechanische Stöße
- Verunreinigungen
- Diffusion von Verunreinigungen
- Einsatz von Silikonöl als Kalibriermedium
- thermische Belastung
- langer Einsatz bei wechselnden und hohen Temperaturen
- falsches Abkühlen der Thermometern bei hohen Temperaturen
- Oxidationseffekte am Messwiderstand
- bei längerem Einsatz zwischen 200 °C und 450 °C können Oxidationseffekte auftreten
Durch kontrolliertes thermisches Behandeln der Thermometer (Altern oder Tempern) kann dieser Vorgang oftmals rückgängig gemacht und die Stabilität des Normalthermometers (SPRT) verbessert werden. In der folgenden Grafik ist ein Beispiel eines typischen Alterungsverlaufes am Wasser Tripelpunkt dargestellt.
Verlauf einer Alterung eines PT25 SPRTs
Der Verlauf der Alterung, der gleichzeitig die Stabilität des Thermometers zeigt, sollte nach jedem Alterungszyklus am Wasser-Tripelpunkt überprüft und dokumentiert werden.
Alterungseinrichtung und Alterungszyklus
Eine wichtige Aufgabe bei der Kalibrierung ist es, sicherzustellen, dass die Thermometer die kalibriert werden, immer innerhalb ihrer Spezifikationen sind. Erreicht wird dies durch das sogenannte Altern bzw. Tempern der Temperaturfühler.
Der für diese Aufgabe eingesetzte Alterungsofen wurde von ISOTECH eigens entwickelt, um SPRT´s und Thermoelemente auf Kalibriertemperatur aufzuheizen, zu altern und abzukühlen. Der Temperaturbereich des Ofens, der von Umgebungstemperatur bis 1000°C verwendet werden kann, ermöglicht es, alle Arten von SPRT´s bis zum Silberfixpunkt (961,78 °C) zu altern.
Die Bedeutung der Alterung wächst mit der Kalibriertemperatur. Je höher die Einsatztemperatur der Temperaturfühler ist, umso poröser wird das Quarz, wodurch das SPRT schnell verunreinigt werden kann. Um diese Verschmutzungen bei hohen Temperaturen zu verhindern, werden Temperaturfühler (SPRT, Pt 100, Pt 25, prt usw.) konstant mit vorgewärmter Luft umspült.
Einstellung der Alterungsparameter und der Luftumspülung
Neben der Verwendung des richtigen Alterungsofens ist es auch wichtig Alterungszyklen anzuwenden, die auf die zu kalibrierenden Temperaturfühler abgestimmt sind.
Der Alterungsofen ist mit Hilfe von unserer eXacal Software so programmiert, dass das Aufheizen und das Abkühlen auf die verschiedenen Alterungstemperaturen mit einer definierten Geschwindigkeit geschieht. So wird sichergestellt, dass die Messwiderstände durch zu große Temperatursprünge nicht zu stark belastet bzw. beschädigt werden. Zusätzlich wird beim Abkühlen von hohen Temperaturen eine Temperphase gehalten, um den Messwiderstand zu schonen.
In der folgenden Grafik ist ein Alterungszyklus beispielhaft dargestellt:
Alterungszyklus eines Widerstandsthermometers
Die Alterungszyklen werden so lange wiederholt, bis der zu kalibrierende Temperaturfühler im Rahmen seiner Spezifikation stabil geworden ist. Der Alterungsfortschritt wird am Wassertripelpunkt gemessen, ausgewertet und dokumentiert.
Weitere Informationen finden Sie hier:
Kalibrierung von Widerstandsthermometern →Alterungsofen 414 bei Klasmeier →
