Messung von Temperaturgradienten

Moin,

Michael Koch schrub:

Ich würde Alufolie nehmen, Kupferfolie ist auch gut, sogar besser, am besten Goldfolie (oder vergoldetes Kupfer). Mit dieser Folie baust du eine senkrechte Röhre um den Sensor. Bei der vertikalen Bewegung kann die Luft dann immernoch relativ ungehindert durch die Röhre strömen, der größte Teil der Umgebung ist aber abgeschirmt. Kupfer und Gold habe eine sehr gute Reflektivität im IR-Bereich. Hochglänzend/poliert ist auch nie verkehrt.

Egal wie - es ist nicht verkehrt, wenn du dir ein numerisches Modell von dem Sensor baust und dessen Parameter mit Messungen abgleichst. Zeitkonstante und sowas nachmessen, schließlich die Impulsantwort ermitteln. Bei der Messung dann einmal hoch und einmal runter fahren und mit dem Modell auf die echten Werte zurückrechnen.

CU Rollo

Moin,

Henry Kiefer schrub:

Willst du aus der Reflektion der LEDs auf die Form des Spiegels schließen? Das löst erstens das Problem nicht und zweitens ist das so, als ob du ein mechanisches Uhrwerk mit einem Zollstock nachzumessen versuchst.

CU Rollo

Roland Damm schrieb:

ppt?!! *grächsz*

Einfache Auskunft! Ja oder Nein?

Ich denke da an die Gasgesetze und wie Temperatur überhaupt definiert wird.

- Henry

Michael Koch schrieb:

Ich stelle mir ein langes Rohr vor, in dem dein Strahlengang liegt und unten ein Spiegel, der justiert werden soll. Oben sitzt deine geplante Justier-Dingens-Technik. Wenn du nun unten am Rohrende VOR dem Spiegel einen Strahlteiler einbaust, so daß 50% der Strahlung seitwärts austreten können, dann kannst du seitwärts extern ein Gitter erzeugen. Also z.B. die blinkenden LEDs in einem quadratischen Raster. Das Raster würde oben am Rohrende durch die Luftverschmierung ständig tanzen. Wenn du nun das machanische Raster mit dem aktuellen LED-Sternenhimmel vergleichst, hast du den Strahlengang mit der Auflösung des LED-Rasters.

Die LEDs kannst du synchron choppen. Das wäre also etwas Bildverarbeitung...

Die Temperaturen interessieren dich ja nicht wirklich. Dich interessiert der Stahlengang!

Der Nachteil der Methode ist ca. 60% Strahlungsleistungsverlust im Nutzsignal.

So in etwa. Bin kein Physiker.

- Henry

Roland Damm schrieb:

Nein, er will die Luftsäule vermessen. Die Strömungen/Temperaturschichtungen halte ich für relativ grobschlächtig.

Das Modell 'LED' läßt sich natürlich beliebig umdenken, z.B. XY-abgelenkter Laserstrahl, Monitor mit wanderndem Leuchtpunkt. Was weiß ich...

- Henry

te per

Das mag f=FCr eine =FCberschaubare Anzahl von Sensoren sinnvoll sein. Bei vielen PT100 aber nicht mehr. Wir haben hier ein (selbst- konstruiertes) Temperaturmesssystem, welches die Umschaltung mit einfachen CMOS-Schaltern macht und trotzdem nur ein Rauschen von 2...3mK erzeugt. Wichtig ist dabei die Mehrfachmessung (vorw=E4rts und r=FCckw=E4rts) und zwischendurch immer wieder einen Messwiderstand. Dann reicht sogar eine recht einfache Stromkonstantschaltung. Ausserdem ist der Impulsbetrieb gut f=FCr die Eigenerw=E4rmung des F=FChlers. Gruss Harald

Hallo,

kann ich leider auch nicht lesen. Kannst du bitte die Quellenangabe mal im Klartext angeben?

Gruss Michael

Hallo Henry,

Das geht nicht. In den Strahlengang zwischen Interferometer und dem zu testenden Spiegel dürfen keine zusätzlichen Bauteile rein, weil deren Toleranzen bereits grösser wären als das was ich messen will. Die angestrebte Genauigkeit ist etwa 1/50 lambda Oberflächenfehler, entspricht 1/25 lambda in der reflektierten Wellenfront.

Gruss Michael

Michael Koch schrieb:

Und wenn schon - aber dann hast du WIRKLICH was du brauchst und nicht irgendwelche zweifelhaften Sekundärgrößen.

Leuchtet ein. Aber wenn du derart kleine Temperaturdifferenzen messen willst, wirst du dich wahrscheinlich über die ganzen Störquellen wundern, die da alle mit reinspielen. Da brauchst du nur mal in die Apparatur rein zu schauen. Dein Kopf ist wahrscheinlich eine Strahlungsquelle, die so stark ist, dass deine Sensoren alleine schon deshalb "verrückt" spielen werden. Und zeitnah - na ja. Bis die endlich die reale Temperatur erfasst haben, kann schon wieder viel passieren.

Mit zwei Interferometern kannst du dagegen WIRKLICH in Echtzeit arbeiten. Dann kannst du notfalls jeden einzelnen Fliegenschiss rausrechnen oder berücksichtigen.

Temperatursensoren messen aber halt auch nur dort, wo die Sensoren sind und nicht irgendwo sonst. Schon gar nicht das Volumen, das dich interessiert. Da kannst du nur hoffen, dass du auch wirklich repräsentative Stellen mit deinen Sensoren erwischt. Ganz sicher wirst du dir nie sein können. Welche Werte hängen denn an der Messapparatur? Wie groß ist der Schaden, wenn falsch gemessen wird?

Bei so kleinen Temperaturdifferenzen stellt sich die Frage, ob man das wirklich zeitnah genug hin kriegt. Wärme wird bei stehender Luft nur über Wärmeleitung übertragen. Der Wärmewiderstand von Luft ist sehr groß. Gleichzeitig ist die Wärmekapazität sehr gering. Beides zusammen führt zu sehr geringem Energieaustausch zwischen Sensor und Luft und somit zu "ewigen" Reaktionszeiten. Die Temperatursensoren im Auto haben aus diesem Grund eigens Ventilatoren, obwohl da nur gradweise gemessen wird. In deinem Fall wäre so ein Ventilator wohl auch nötig - dann aber dürftest du gehörige andere Probleme kriegen...

Servus Christoph Müller

Michael Koch schrieb:

OK. Dann gebe ich ab.

- Henry

Christoph Müller schrieb:

BTW: Ich habe vor vielen Jahren mal mit dem recht genauen SMT160 und einem Eiswasser-Becherglas als Temperaturreferenz gebastelt. Wollte einfach sehen, was geht.

Was soll ich sagen. Im Physikbuch wird diese Referenz als Standard beschrieben. In der Realität reichen bereits einige offene Stellen, an denen gerade kein Eis schwimmt, das der Sensor einen Sprung macht. Das Glas muß mindestens einige cm von außen her durchgefroren sein, damit der im Zentrum des Glases in Restwasser befindliche Sensor halbwegs von der äußeren Strahlung abgeschirmt wird. Dazu kommt der Boden und der Deckel. Das Ganze muß in eine dicke Styroporbox. (Heute würde ich eine gute Thermoskanne nehmen.)

Seitdem betrachte ich absolute Temperaturangaben genauer 1 Grad als immer fragwürdig. Und Fenster-Funkthermometer mit 0,1 Grad Anzeige nur als lächerlich. Das ist bestenfalls als Trendanzeige zu verstehen.

- Henry

Henry Kiefer schrieb:

Kann ich bestens nachvollziehen. Wenn man mal mit einer Wärmebildkamera durch die Gegend läuft, wundert man sich auch des öfteren, wo da so große Temperaturdifferenzen her kommen. Wo doch im Freien alles die gleiche Temperatur haben sollte, weil alles dem gleichen Wetter ausgesetzt ist...

Servus Christoph Müller

Christoph Müller schrieb:

Sicherlich ein cooles Spielzeug. Darf ich sie mal ausleihen?

- Henry

Hi,

Das kann aber auch an den unterschiedlichen Emissiongraden der Oberflächen liegen.

Gruss Michael

Michael Koch schrieb:

Hallo,

auch wenn das Teil eine Auflösung von 5 mK hat, die Genauigkeit von 700 mK und die Linearität von 200 mK wird für eine Messung von Temperaturgradienten mit 10 mK Auflösung nicht reichen. Die Eigenerwärmung durch die interne Verlustleistung finde ich in den Angaben gar nicht. Wenn man im "isothermen Kupferblock" den Gleichlauf von mehreren Sensoren überprüft merkt man ja unterschiedliche Eigenerwärmung längst nicht so wie in Luft.

Bye

Uwe Hercksen schrieb:

Die Genauigkeit ist eine Frage der Kosten beim Kalibrieren im Endtest des Herstellers. Da muß ein Kompromiß in Hinblick auf die Masser der Kunden gemacht werden. Die Linearität wird hauptsächlich durch das Gehäuse begrenzt. Die Verspannungen belasten den Halbleiter. Die Eigenerwärmung ist einfach 5V mal 200uA.

Mit dem von dir mittlerweile gelieferten Hintergrundinfos habe ich allerdings auch meine Bedenken.

- Henry

Henry Kiefer schrieb:

Hallo,

wenn man das hier liest:

dann hat die präzise Darstellung des Tripelpunktes von Wasser doch so ihre Tücken.

Bye

Michael Koch schrieb:

Hallo,

wenn schon, dann genug Spannung. Wenn man den gleichen Strom durch mehrere PT100 fliessen lassen will würde man sie ja in Reihe schalten und nicht etwa parallel.

Bye

Michael Koch schrieb:

Auch. Allerdings liegen die meisten biologischen Materialien in der Natur ziemlich nahe an eins. Was so richtig kräftig davon abweicht, sind blanke Metalle. Die kommen in der Natur so aber gar nicht vor.

Sehr viel wichtiger als der Emissionskoeffizient ist die Wolkendecke. Fehlt diese, sind die Temperaturunterschiede am Größten. Am Wärmsten ist es dort, wo die Abstrahlung ins All behindert wird. Kannst auch am Auto beobachten. Je flacher die Scheiben sind, desto schneller hast du im Winter Frost drauf. Die steilen Scheiben z.B. der Seitenfenster sind davon weniger betroffen.

Servus Christoph Müller