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Temperaturkompensation von Präzisionswiderständen


Messung und Verarbeitung des Temperaturkoeffizienten von Referenz-Widerständen und Einsatz von individuellen Temperatursensoren, um die Messunsicherheit in einem weiten Temperaturbereich zu minimieren.

Das Problem

Die verfügbaren Referenzwiderstände haben immer auch eine Temperaturabhängigkeit. Die Kalibrierung und damit die Anbindung an nationale Normale erfolgt jedoch üblicherweise nur bei einer Temperatur, in der Regel 23°C. Vor Ort Messungen in nicht klimatisierten Umgebungen finden aber in den seltensten Fällen bei dieser Temperatur statt. Es muss also die Temperarturabhängigkeit des Widerstandes in der Messunsicherheit berücksichtigt werden, was diese signifikant erhöht.

Lösung

Wir bieten einen in der Temperaturabhängigkeit charakterisierten Widerstand an, dessen Widerstandswert auf die aktuelle Temperatur korrigiert wird, so dass man eine Messunsicherheit wie nahezu unter Laborbedingungen erreichen kann. Das machen wir wir folgt: Die temperaturbedingten Änderungen werden mit einem speziellen Messaufbau für jede Einheit gemessen.

Messaufbau

Dazu befindet sich die Widerstandsbox in einer kompakten Temperiereinheit. Die Widerstände werden mit Präzisions-Multimetern gemessen, die sich bei stabilen Temperaturen im klimatisierten Labor befinden. Somit können die kleinen Abweichungen aufgrund der Temperaturänderung von unter 1ppm / K mit diesen Multimetern gemessen werden, auch wenn deren absolute Messunsicherheit einige ppm beträgt.

Beispielmessung eines 10 Ohm Widerstandes

So kann in obigem Beispiel einer Messung eines 10 Ohm Widerstandes der Temperaturkoeffizient von 0.27ppm/K bestimmt werden, obwohl die absolute Messunsicherheit des Multimeters in diesem Bereich nur 5ppm (24h Spezifikation) beträgt.

Die Messergebnisse werden digital in den Mid Ohm Geräten hinterlegt. Da jeder Widerstand einen optimal angebundenen Temperaturfühler besitzt kann die Temperatur jedes Widerstandes einzeln genau gemessen werden. Mit Hilfe der hinterlegten Messdaten berechnet der eingebaute Mikrokontroller den tatsächlichen Widerstandswert. Dieser kann digital abgefragt werden. Dabei liefert die Software nicht nur einen Erwartungswert, sondern auch eine zugehörige Messunsicherheit (k=1).

Fazit

Die Widerstände der Serie Mid Ohm der Scheidt MessTechnik vereinfachen den Einsatz des Normals in einem weiten Temperaturbereich von 15 bis 30°C bei erweiterten Messunsicherheiten wie sie sonst nur unter stabilen Laborbedingungen erreicht werden können.