Grundsatzfragen Temperaturmessung
Im Unterforum Grundlagen - Beschreibung: Grundlagen und Fragen für Einsteiger in der Elektronik
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Grundsatzfragen Temperaturmessung |
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BID = 695374
ekr
Neu hier
Beiträge: 44
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Hallo,
nein, dies wird nicht wieder die Frage "wie messe ich eine Temperatur auf 0.0000001° genau".  Für folgendes sei das Szenario, daß der Meßfühler auf einer labormässig kontrollierten konstanten Temperatur gehalten wird. Die Fragen sind eher meßtheoretisch/mathematisch gemeint. Es ist bekannt, daß in der Realität all das kaum eine Rolle spielt, weil der Ort des Meßfühlers (in einer Raumecke, in der Mitte der Decke o.ä.) eine viel größere Rolle spielt als der Meßfehler.
Also:
- Wie erklärt man, daß es digitale Temperatur-Chips wie etwa den MCP9800 gibt, die in bestimmten Bereichen auf z.B. 1,5° Genauigkeit spezifiziert sind, aber die Daten mit 3 Bit nach dem Komma ausgeben, also mit einer Auflösung von 0,125°? Das muß ja irgendeinen Sinn ergeben, aber welchen?
- Wie äußert sich bei den im Bereich 20-50° üblichen Meßfühlern (Thermistoren, oder auch digitale Chips) die Ungenauigkeit?
Will sagen: kann man sich die Meßungenauigkeiten bei diesen Bauteilen als ein gleichverteiltes, von Moment zu Moment unabhängig voneinander rauschendes Ergebnis mit Normalverteilung vorstellen?
Oder aber ist es eher so, daß von Messung zu Messung (bei identischer Temperatur) sich das Ergebnis kaum ändern wird, dieses aber systematisch um einen Betrag X danebenliegt (der aber im Laufe der Zeit auch wandern kann)? Dies würde einen Sinn für die hohe Datenauflösung nahelegen: feine *Änderungen* der Temperatur wären dann sinnvoll wiedergegeben (auch wenn diese alle gemeinsam konstant "danebenliegen"), was ja z.B. für den "D"-Anteil einer PID-Steuerung sehr sinnvoll wäre.
Oder bezieht sich die Ungenauigkeit eher auf eine Serienstreuung, d.h. daß das einzelne Bauteil i.d.R. viel genauer ist, aber der Hersteller es eben nicht garantieren kann?
Viel Spaß beim Diskutierieren
+ Danke |
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BID = 695377
perl
Ehrenmitglied
Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach
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Zitat :
| | auf z.B. 1,5° Genauigkeit spezifiziert sind, aber die Daten mit 3 Bit nach dem Komma ausgeben, also mit einer Auflösung von 0,125° |
Damit kann man z.B. Tendenzen erkennen oder eine Temperatur genauer stabilisieren, als es mit einer gröberen Auflösung möglich wäre.
In vielen Fällen, z.B. in einem Quarzofen, ist ja die Konstanz der Temperatur wichtiger als ihr absoluter Wert.
Zitat :
| | Wie äußert sich bei den im Bereich 20-50° üblichen Meßfühlern (Thermistoren, oder auch digitale Chips) die Ungenauigkeit? |
Ins Datenblatt schauen!
Die Hersteller spezifizieren die Eigenschaften meist nur in einem bestimmten Bereich. Ein Kühlschrankthermostat z.B. sollte bei 0°C recht genau sein, aber welches Ergebnis er bei 20..50°C liefert, ist ziemlich uninteressant.
Zitat :
| | kann man sich die Meßungenauigkeiten bei diesen Bauteilen als ein gleichverteiltes, von Moment zu Moment unabhängig voneinander rauschendes Ergebnis mit Normalverteilung vorstellen? |
Die Hersteller bemühen sich darum, aber oft weicht das Maximum der Verteilung etwas vom Sollwert ab.
Dann werden evtl. sehr vorsichtig die Prozessparameter bei der Herstellung des Sensors geändert. Der Normalsterbliche erfährt davon meist nichts, und auch die Konkurrenz braucht nicht unbedingt zu wissen, wie hoch die Ausschußquote ist.
Insbesondere bei Temperatursensoren treten aber auch systematische Fehler durch Selbsterwärmung auf. Diese ist natürlich stark montageabhängig und da kann der Hersteller nur Vorschläge zum korrekten Einbau machen.
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BID = 695559
alpha-ranger
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Beiträge: 1517
Wohnort: Harz / Heide
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Neben Dir beschäftigt sich auch die PTB mit solchen Problemen.
Anzeigen kann ich dir auch die Temperatur mit 6 Nachkommastellen. Aber die Genauigkeit wird weltweit nur Triplepunktzellen erbracht. Das sind physikalische Vorgänge, die immer gleich reagieren.
Jedes Baumarktthermometer hat eine Auflösung von 0,1 ° Celsius. Aber um im Laborbetrieb auf genau diese 0,1 ° zu kommen, muß man ernormen Aufwand berteiben.
Etliche 10e4 Euros sind da schnell weg.
mfG
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Wie der alte Meister schon wußte: Der Fehler liegt meist zwischen Plus und Minus. :-)
Und wenn ich mir nicht mehr helfen kann, schließ ich Plus an Minus an.
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BID = 695598
QuirinO
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Beiträge: 2205
Wohnort: Behringersdorf
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Tripelpunkt. Wieder eine eigenschaft des Wassers, die mir sehr komisch vorkommt. Schon ein Geheimnis, dieses Zeug. Gibt es solche Phasengemische auch bei anderen Substanzen?
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BID = 695601
hajos118
Schreibmaschine
Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein
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Zitat :
QuirinO hat am 12 Jun 2010 09:56 geschrieben :
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Tripelpunkt. Wieder eine eigenschaft des Wassers, die mir sehr komisch vorkommt. Schon ein Geheimnis, dieses Zeug. Gibt es solche Phasengemische auch bei anderen Substanzen?
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afaik bei den meisten Stoffen, jedoch mit unterschiedlichen Temperatur und Druckwerten.
Georg S. weiss sicher mehr....
edit Druckfehler...
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Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!
[ Diese Nachricht wurde geändert von: hajos118 am 12 Jun 2010 10:13 ]
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BID = 695608
ekr
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Beiträge: 44
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Es ist mir bewußt, daß ich hier hart gegen Kathinka's Law ankämpfe.
Es ging mir wie gesagt *nicht* darum, genau Temperaturen zu messen, sondern um die Frage, wie der Meßfehler bei Temperaturmessungen (mit handelsüblichen Bauteilen im Zimmertemperaturbereich) sich theoretisch darstellt. 
Ich fürchte, die PTB publiziert ihre Ergebnisse leider nicht im Internet...
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BID = 695619
hajos118
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Zitat :
ekr hat am 12 Jun 2010 10:47 geschrieben :
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Es ging mir wie gesagt *nicht* darum, genau Temperaturen zu messen, sondern um die Frage, wie der Meßfehler bei Temperaturmessungen (mit handelsüblichen Bauteilen im Zimmertemperaturbereich) sich theoretisch darstellt.
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Indem die angezeigte Temperatur von der realen abweicht.
Im übelsten Fall bei jeder einzelnen Messung.
Jeder Sensor verhält sich aber recht genau (Reproduzierbarkeit).
Hier evtl. in den Datenbläüttern der Sensorhersteller kramen oder dort nach der Langzeitkonstanz und der Reproduzierbarkeit fragen.
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BID = 695695
alpha-ranger
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Du meinst Sensoren, die man kauft und anschließt, um sofort ein digitales Ergebnis zu haben. Berühmt ist der Sensor mit eingebauten Thermostat von Dallas DS1620. ( Obwohl er recht ungenau ist )
Da ist eine Ungenauigkeit von 2,5° aber selten. Wenn der Hersteller noch Korrekturwerte mit abspeichert, sollte man schon auf 0,3° kommen.
Umso kleiner der Bereich, umso genauer kann man selbst die einfachsten Sensoren anpassen, siehe bei den preisgünstigen Fieberthermometern.
Bei Bastelprojekten würde ich den Sensor selbst kalibrieren mit zwei Punkten.
mfG
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