Neues Konzept für die Widerstandsthermometrie
Aus dem Jahresbericht 2020
03.03.2021
Schematische Darstellung des DART mit Sensor, Messelektronik und Messrechner. Die vier Anschlüsse des Sensors werden über spezielle Schalter abwechselnd mit dem Eingang des Verstärkers verbunden. Das verstärkte Messsignal wird gefiltert, mittels Analog/Digital-Wandler digitalisiert und per USB an den Messrechner übertragen.
In der PTB wurde ein neues Konzept zur Temperaturmessung mittels elektrischer Widerstände entwickelt. Es kombiniert die Vorteile der etablierten Widerstandsthermometrie mit der Rauschthermometrie als einer primären Methode zur Messung der thermodynamischen Temperatur. Das Dual-mode Auto-calibrating Resistance Thermometer (DART) wurde als ein praktisches selbst-referenzierendes Widerstandsthermometer für Industrie und Metrologie zunächst für den industriell relevanten Temperaturbereich von 77 K bis 1000 K konzipiert und kürzlich zum Patent angemeldet. Das Konzept ermöglicht die Konstruktion eines handlichen Geräts mit USB-Speisung und erdfreier Messelektronik, das zukünftig auch kommerzialisiert werden soll.
Widerstandsthermometer sind über große Temperaturbereiche einsetzbar und in Industrie und Wissenschaft weit verbreitet. Für rückgeführte Messungen müssen sie jedoch regelmäßig kalibriert werden. Im Gegensatz dazu ist die Rauschthermometrie eine primäre Methode zur Messung der thermodynamischen Temperatur. Rauschthermometrie erfordert jedoch besonders rauscharme Messverstärker sowie aufwendige Maßnahmen zur Unterdrückung des Verstärkerrauschens. Das DART kombiniert die Vorteile von Rausch- und Widerstandsthermometrie. Seine Messelektronik ist hochstabil, sodass ihre Kalibrierung gegen elektrische Quantennormale nur selten notwendig ist.