Die Kryotechnik ist ein Teilgebiet der Physik, das sich mit der Erzeugung und den Auswirkungen sehr niedriger Temperaturen befasst. Kryogene Temperatursensoren wurden auf der Grundlage einer Vielzahl von temperaturabhängigen Eigenschaften entwickelt. Zu den gängigen, im Handel erhältlichen Sensoren gehören Widerstände, Kondensatoren, Thermoelemente und Halbleiter-Übergangsbauelemente wie Dioden oder Transistoren.
Primäre Sensoren in Normaleiterqualität reagieren sehr empfindlich auf thermische und mechanische Stöße und sind daher für gewöhnliche Temperaturmessungen im Labor oder in der Industrie nicht geeignet. Andere Temperaturmesstechniken wie Gas-, Dampfdruck-, Akustik-, Rausch- und Magnetfeld-Thermometrie sind in der Umsetzung sehr aufwendig oder schränken die Systemkonstruktion stark ein.
Auswahlkriterien für Temperatursensoren
Messbereich
Es ist wichtig, den Messbereich der Anwendung zu kennen. Extreme Temperaturbereiche, die zu niedrig oder zu hoch sind, können die meisten Sensoren beschädigen. Die Empfindlichkeit des Sensors hängt ebenfalls von der Temperatur ab und kann den nutzbaren Messbereich eines Sensors einschränken. Für unterschiedliche Anwendungen bei unterschiedlichen Temperaturen sollten unterschiedliche Sensoren in Betracht gezogen werden. Ein Sensor für die Temperaturmessung von flüssigem Helium mit sehr hoher Empfindlichkeit und guter Auflösung erfordert möglicherweise nicht denselben Sensor für eine Anwendung bei Raumtemperatur. Die Instrumentierung, an die der Sensor angeschlossen ist, ist sehr wichtig. Die Messbereiche und Auflösungen der Instrumente können je nach Temperaturbereich eingeschränkt sein.
Sensorempfindlichkeit
Die Empfindlichkeit eines Temperatursensors misst, wie stark sich das Sensorsignal bei Temperaturänderungen verändert. Verschiedene Sensoren haben bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Empfindlichkeiten. Platinsensoren haben eine gute Empfindlichkeit bei höheren Temperaturen, die jedoch unter 30 Kelvin abfällt. Die Empfindlichkeit von Siliziumdiodensensoren ist bei etwa 1,4 bis 475 Kelvin besser.
Umgebungsbedingungen
Umweltfaktoren wie Hochvakuum, Magnetfelder, korrosive Chemikalien oder sogar Strahlung können die Wirksamkeit einiger Sensoren einschränken. Magnetfeldversuche sind sehr verbreitet. Die Feldabhängigkeit ist ein wichtiges Auswahlkriterium für Temperatursensoren, die in solchen Anwendungen eingesetzt werden.
Messgenauigkeit
Bei der Prüfung der Systemgenauigkeit müssen sowohl die Genauigkeit des Sensors als auch die Genauigkeit des Messgeräts berücksichtigt werden. Die Genauigkeit des Sensors verändert sich im Laufe der Zeit. Thermische Zyklen führen zu einer Verschiebung der Sensoren. Am besten wählt man einen Sensor für einen bestimmten Messbereich aus. Die Kalibrierung des Sensors und des Messgeräts ist eine bewährte Vorgehensweise.
Position des Sensors
Wenn der Sensor und die Umgebung die gleiche Temperatur haben, ist die Positionierung des Sensors weniger problematisch. Leider ist dies in vielen Anwendungen nicht der Fall. In den meisten Anwendungen gibt es Temperaturgradienten. Die Positionierung des Sensors in der Nähe der Probe hilft, den Wärmefluss zwischen Sensor und Probe zu verhindern.
Wählen Sie das richtige Temperaturmessgerät für Ihre Anwendung
Kryogene Siliziumsensoren
Die Sensoren der CY7-Serie von Omega stellen die erste wirklich neue kryogene Sensortechnologie dar, die in den letzten zehn Jahren eingeführt wurde. Die Sensoren verfügen über einheitliche Sensorelemente, die über einen weiten Messbereich eine präzise, wiederholbare und monotone Temperaturreaktion aufweisen. Die Elemente sind in robusten, hermetisch versiegelten Gehäusen untergebracht, die speziell für den Einsatz in kryogenen Umgebungen entwickelt wurden. Das Ergebnis ist eine Familie von Sensoren mit so vorhersehbaren, eng gruppierten und stabilen Temperaturreaktionen, dass die Sensoren routinemäßig untereinander ausgetauscht werden können.
Platin-Widerstandssensoren
Ideale Sensoren für den Messbereich von 14 bis 873 K. Diese 100-OHM-Platin-RTD-Sensoren bieten eine gute Leistung bei hohen Temperaturen und eine ausgezeichnete Empfindlichkeit.
Kryogene Temperaturregler
Die kryogenen Temperaturregler der Serie CYC321 bieten eine einfache und kostengünstige Lösung für grundlegende Anforderungen an die Niedertemperaturregelung. Sie verfügen über eine Scroll-Eingabe, sodass die Einrichtung einfach über die Tastatur auf der Vorderseite vorgenommen werden kann. Es sind drei Modelle für Siliziumdioden-, RTD- oder Thermoelement-Eingänge erhältlich. Der Bediener kann auch eine benutzerdefinierte Kurve für einen kundenspezifischen Sensor eingeben. Diese Kurve kann bis zu 97 Punkte plus zwei Endpunkte haben. Die Kurvenwerte werden über die Standard-RS-232-Schnittstelle eingegeben.
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