Messunsicherheit einer Kalibriereinrichtung für Wärmestromsensoren – Unsicherheit der Temperaturdifferenz

J. Beerel, Frederik Bartz, Thomas Fröhlich
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Abstract

Wärmestromsensoren werden in den verschiedensten Applikationen eingesetzt. Dabei ist eine Kalibrierung der Sensoren unumgänglich. In diesem Beitrag wird die Bedeutung von Wärmestromsensoren und die Notwendigkeit einer Kalibrierung aufgezeigt. Zu diesem Zweck wurde am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau ein Kalibrierstand entwickelt und aufgebaut, der die rückführbare Kalibrierung von Wärmestromsensoren ermöglicht. Mit dieser Einrichtung können Wärmestromsensoren durch einen Vergleich gegenüber einem Referenzwärmestromsensor, basierend auf Wärmeleitprozessen, kalibriert werden. Vor diesem Hintergrund wird der Aufbau der Kalibriereinrichtung sowie der enthaltenen Sensorik diskutiert und eine umfassende Unsicherheitsbetrachtung zum eingeprägten Wärmestrom angestellt. Der Schwerpunkt dieser Unsicherheitsbetrachtung liegt auf der Messung von Temperaturdifferenzen innerhalb der Einrichtung, die einen maßgeblichen Einfluss auf die Unsicherheit des rückführbaren Wärmestroms haben. Aus der umfassenden Unsicherheitsbetrachtung resultiert für den bereitgestellten Wärmestrom in der Kalibriereinrichtung eine um (k = 2) erweiterte relative Messunsicherheit von 2,9 %.
热流传感器校准装置的测量不确定性 - 温差的不确定性
热流传感器应用广泛。传感器的校准至关重要。本文展示了热流传感器的重要性和校准的必要性。为此,伊尔梅瑙理工大学过程测量和传感器技术研究所开发并建立了一个校准台,可以对热流传感器进行可追溯校准。利用该设备,可以将热流传感器与基于热传导过程的参考热流传感器进行比较,从而对热流传感器进行校准。在此背景下,我们讨论了校准装置及其包含的传感器的设计,并对印记热流进行了全面的不确定性分析。不确定性分析的重点是设备内部的温差测量,这对可溯源热流的不确定性有重大影响。综合不确定性分析的结果是,校准装置中提供的热流量的相对测量不确定性为 2.9%,增加了 (k = 2)。
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