Messunsicherheit einer Kalibriereinrichtung für Wärmestromsensoren – Unsicherheit der Temperaturdifferenz

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 %.