Hallo Forum! Was meint ihr: Kann man die Genauigkeit einer Temperaturmessung durch mehrere PT100 und Mittelwertbildung erhöhen? Sollten die PT100 von unterschiedlichen Herstellern, Chargen etc. sein? Danke für's Feedback. MPT100
Glaube ich eher weniger. Wenn sich die Temperatur nur sehr langsam ändert, was in vielen Anwendungen der Fall ist, dann kannst duu einfach eine Mittelwertbildung über z.B. 100 Messwerte des einen Sensorns durchführen. alternativ kannst du aber auch einen PT1000 verwenden. Dessen Temperatur-Widerstandkurve ist steiler, sodass er empfindlicher Reagiert. Bei einer entsprechenden Auswertelektronik kannst du damit genauer Messen, da kleinere Temperaturänderungen eine größere Spannungsänderung als beim Pt100 erzeugen. Folglich steigt dein Signal-zu-Rausch-Verhältnis an ==> bessere Messwere
Hey, durch Mittelung kannst du nur den zufälligen Fehler verkleinern, zur Verringerung des systematischen Fehlers kannst du einfach einen Pt100 kalibrieren. Das macht mehr Sinn und ist nicht so schwer. Wasser hat beispielsweise bestimmte Temperaturpunkte, die definiert sind. Also mit dem PT100 die bestimmten Punkte anfahren und den Widerstandwert notieren. Danach die Parameter des PT100-Polynoms mit den Widerstandwerten berechnen, zusätzlich noch mitteln. Achja, du musst auch auf deinen Fehler durch die Elektronik achten (Offset usw.)
Du kannst mal nach "Sensordatenfusion" suchen. Damit kannst Du die Genauigkeit erhöhen. Aber: Wenn nur einer davon zum Teufel geht, macht der das ganze Meßergebnis zu Schanden. MfG Paul
Die Messgenauigkeit oder Auflösung kann man bei statistisch auftretenden Messfehlern durchaus erhöhen, indem man eine Mittelwertbildung vornimmt. Nur dürften die Unterschiede bei Pt100 weniger statistisch gestreut sein als durch den Aufbau des Pt100 bedingt sein. u.U. unterscheidet sich die genaue Temp-R-Kurve je nach Herstellungsvorgang oder Aufbau, sodass z.B. alle auf Keramik aufgebauten Pt100 den gleichen Fehler aufweisen. Die vom Hersteller angebotene Genauigkeit dürfte durch statistische Maßnahmen wie Verwendung mehrerer Widerstände nicht verbesserbar sein. Dann stellt sich auf die Frage nach dem Sinn einer solchen Maßnahme: Wie groß ist denn die gewünschte Genauigkeit? Ist sie nicht besser durch Kalibrierung erreichbar? Oder die Frage, ist unter den Bedingungen der Messung (Medium, Montageart, Verhalten des Mediums...) die Genauigkeit überhaupt erreichbar, die die Pt100 bieten, also solch eine Mittelwertbildung sowieso sinnlos?
Die vom Hersteller "gelieferte" Ungenauigkeit ist durch statistische Maßnahmen nicht behebbar, denn besonders dann, wenn die Pt100 aus der gleichen Charge stammen, haben alle die gleichen systematischen Fehler. Der Anteil mit statistischer Streuung, der durch Mittelwertbildung behebbar ist, dürfte den geringsten Teil der Fehler ausmachen.
Danke für die guten Antworten. Mit einer so schnellen Reaktion habe ich nicht gerechnet! Ich möchte ein Alkoholbad auf eine definierte Temeratur zwischen +10 .. -40°C bringen. Dieses Bad möchte ich später zur Kalibrierung von NTC Widerständen einsetzen. Mein Ziel ist es die Temperatur auf 0,05K genau zu ermitteln (entsprich ca. 0,2 Promille). Bisher hatte ich folgende Überlegungen/Vermutungen: 1. PT100 verhalten sich in der Temeratur-Widerstands-Transforamtion exakt nach einem mathematischen Modell. Messe ich den Widerstand, kann ich mit der inversen Abbildung die Temperatur genau berechnen. Der einzige Messfehler dabei wird durch die Widerstandsmessung verursacht. 2. Die Hersteller geben einen relativen Messfehler eines PT100-individiums an. Diese Abweichung entsteht dadurch, das kein optimaler PT100 hergestellt werden kann. Die Abweichungen mehrerer Sensoren vom Modell verhalten sich Normalverteilt (Gauss). Manche PT100 messen zu viel, andere zu wenig. Der Durchschnitt entspricht jedoch exakt dem Modell. 3. Verwende ich undenlich viele PT100 (verschiedene Hersteller, verschiedene Btaches etc.) muss ich nur mit dem Messfehler aus der Widerstandmessung rechnen. @astroscout: "...Signal-zu-Rausch-Verhältnis...": Stammen die Abweichungen beim PT100 vom Signalrauschen? Und ist das tatsächlich beim PT1000 geringer? Hast du da Erfahrungen? @Jack: "...systematischen Fehlers...": Was meist du damit? "...kannst du einfach einen Pt100 kalibrieren...": Gibt es kalibrierbare PT100? Hast du da einenen Tipp wo ich so was bekomme? Ich kenn die nur als eine Art Widerstand mit zwei Anschlüssen. Da ist nix zum kalibrieren. Dein Hinweis könnte aber mein Problem lösen! Elektronik kommt später. Zuerst nur ich und mein altes HP3456A ;) MfG MultiPT100
Mindestens eine Temperatur kann man zur Selbstkalibration verwenden : Den Trippelpunkt des Wassers. Bei 0,01 °C. Die ist beliebig genau, denn daran ist die Celsiusskala festgemacht. Dann wuerde ich beim Eichamt vorbei gehen und mir einen PT100 eichen lassen.
Die PT100 verhalten sich leider nicht alle so Ideal, und auch nicht alle gleich. Viel hängt aber vom Aufbau ab. Da gibt es z.B. die billigen Typen mit dünnem Film auf einem Keramikträger und dann die klassischen mit Draht um einen Halter. Schon durch den Aufbau verhalten die sich etwas anders. Z.B. durch mechanische Spannungen sind die Werte auch nicht einmal nur von der Temperatur sondern ggf. auch von der Vorgeschichte ab. Pt1000 bringt eher Nachteile (mehr Alterung, Drift, kaum als Drahtform) als Vorteil (höhere Spannung - ggf. ein Vorteil bei einer schnellen Messung, Drähte weniger Kritisch). Bei der Genauigkeit wird man so oder so mit 4 Leitern messen müssen, und Zeit hat man auch. Da hat der Pt1000 dann keinen wirklichen Vorteil mehr. In geringem Umfang könnten mehr Sensoren (z.B. verschiedene Hersteller) den Fehler reduzieren, aber meist ist ein besserer Sensor günstiger und vor allem Zuverlässiger als etwa 4, die im Mittel wohl besser sein können, aber halt ohne Garantie usw. So ganz einfach ist das mit den Fixpunkten auch nicht, aber ggf. schon eine ganz gute Übung um das Bad zu verstehen. Erst einmal sollten auch die 0°C reichen. Auch das ist nicht trivial !
MultiPT100 schrieb: > Ich möchte ein Alkoholbad auf eine definierte Temeratur zwischen +10 .. > -40°C bringen. Dieses Bad möchte ich später zur Kalibrierung von NTC > Widerständen einsetzen. Mein Ziel ist es die Temperatur auf 0,05K genau > zu ermitteln Wie stellst du sicher, daß der Temperaturgradient in deinem Bad kleiner als die 0,05K ist? MfG Klaus
astroscout schrieb: > alternativ kannst du aber auch einen PT1000 verwenden. > Reagiert. Bei einer entsprechenden Auswertelektronik kannst du damit > genauer Messen, Es ist genau umgekehrt. Für Präzisionsmessungen im mK Bereich und darunter nimmt man PT25. Bei ~50mK Fehler reichen aber auch PT100. Trotzdem glaube ich, das man eine Dreipunktkalibrierung machen sollte. Wasser-Tripelpunkt wurde schon erwähnt; "unten" würde ich den Schmelzpunkt von Quecksilber nehmen, sinnvoll wäre noch ein Material, welches bei ca. -20° schmilzt. Da kenne ich z.Z. nichts. Auf die mathematische Formel würde ich mich nur zur Interpolation zwischen diesen Festpunkten verlassen. Grundsätz- lich könnte man natürlich auch einfach ein Fertigthermometer mit einem Fehler von ca 10mK zum Kalibrieren nehmen. Solche Thermo- meter sind durchaus noch handelsüblich, wenn auch nicht ganz billig. Auf jeden Fall muss jeder Fühler individuell kalibriert werden; die Verwendung von mehreren Fühlern gleichzeitig wäre m.E. nur zur Überprüfung der gleichmäßigen Temperatur des Kali- brierbades sinnvoll. Die üblichen Auswertebedingungen wie Vier- polmessung, Vermeidung von Aufheizung der Fühler, Auskompensieren von Thermospannungen usw. müssen selbstverständlich auch beachtet werden. Gruss Harald PS: Vermutlich habe ich noch das eine oder andere vergessen; die ursprüngliche Idee, statistische Fehler durch mehrere Fühler auszumitteln halte ich aber für falsch.
MultiPT100 schrieb: > Danke für die guten Antworten. Mit einer so schnellen Reaktion habe ich > nicht gerechnet! > > Ich möchte ein Alkoholbad auf eine definierte Temeratur zwischen +10 .. > -40°C bringen. Dieses Bad möchte ich später zur Kalibrierung von NTC > Widerständen einsetzen. Mein Ziel ist es die Temperatur auf 0,05K genau > zu ermitteln (entsprich ca. 0,2 Promille). > > Bisher hatte ich folgende Überlegungen/Vermutungen: > > 1. PT100 verhalten sich in der Temeratur-Widerstands-Transforamtion > exakt nach einem mathematischen Modell. Messe ich den Widerstand, kann > ich mit der inversen Abbildung die Temperatur genau berechnen. Der > einzige Messfehler dabei wird durch die Widerstandsmessung verursacht. Ja und nein, näherungsweise ist das der Fall, soll es genau werden, wird üblicherweise für jeden Sensor/jedes Thermometer einzeln ein Polynom ermittelt. Entweder durch Vergleichsmessungen bei unterschiedlichen Temperaturen oder, wenn es wirklich genau sein muss, mit Fixpunktzellen. Hinzukommen noch Fehler durch Selbsterwärmung (kann, wenn unterschiedliche Messströme vorhanden sind, rausgerechnet werden). Andere Fehler als die bislang genannten: Wärmeableitung durch den Sensor, Temperatur-/Langzeitdrift des Referenzwiderstands. Ein 1/10 DIN B würde unkalibriert ausreichen, wenn die restlichen Fehler gleich Null wären... (bei -40 °C darf der Fehler 0.05 K nicht überschreiten, bei 10 °C 0.035 K)
... "1/10 DIN B .. unkalibriert "... ist die Lösung für mein Problem! Das kannte ich noch nicht. (und das ist eine Schande) Damit habe ich eine Chance NTC-Widerstände zu vermessen. Eine Temperatur-Widerstands-Kennlinie mit einer Genauigleit um 0,1k sollte damit machbar sein. Ich werde keine weiteren Anstrengungen mit mehreren PT100 unternehmen. Mit PT1000 vermute ich auch mehr Probleme wegen der höheren Verlustleistung (P=U²/R) und dem Aufbau. Im Titel habe ich ja auch explizit PT100 genannt. Eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Alkohol versuche ich durch eine Paddelschnecke hinzubekommen. Danke Forum.
MultiPT100 schrieb: > ... "1/10 DIN B .. unkalibriert "... ist die Lösung für mein Problem! > Das kannte ich noch nicht. (und das ist eine Schande) > > Damit habe ich eine Chance NTC-Widerstände zu vermessen. Eine > Temperatur-Widerstands-Kennlinie mit einer Genauigleit um 0,1k sollte > damit machbar sein. > Für 0,1K Genauigkeit reicht ein 0815 PT100. > > Eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Alkohol versuche ich durch eine > Paddelschnecke hinzubekommen. Dest. Wasser wäre eher zu empfehlen,
Andrew Taylor schrieb: > Dest. Wasser wäre eher zu empfehlen, Bei -40°C? Da muss aber viel gepaddelt werden.
Die Verlustleistung kriegt man tiefer mit erniedrigter Spannung. Ich hab da zB einen Temperaturmesswiderstand von 1.5k bei meiner Temperatur, und da ist die Vorschrift nicht mehr als 10mV drueber zu haben. Kalibiert wird er mit 2mV +-25%.
MultiPT100 schrieb: > Mit PT1000 vermute ich auch mehr Probleme wegen der höheren > Verlustleistung (P=U²/R) ??? R steht im Nenner, also ist es genau umgekehrt. PT1000 nimmt man gerade wegen der geringeren Eigenerwärmung.
Peter Dannegger schrieb: >> > PT1000 nimmt man gerade wegen der geringeren Eigenerwärmung. nö. Wenn dem so wäre, würde man keine PT25 einsetzen .-) PT1000 nimmt man wegen der höheren nutz-Signals (bei gleicher Zuleitung und gleichem konstantstrom), verglichen mit dem PT100 / PT25
@Andrew Taylor: - Welche Klasse ist bei die 0815 A/B? (http://www.pt100.de/genauigkeit.htm) - Ja meine Temperatur/Widerstandskennlinie für die NTCs möchte ich mit einem Fehler von so 0,1K aufnehmen. Um auf nummer Sicher zu gehen möchte ich die Temperatur des Bads auf 0,05K (= doppelte Genauigkeit) bestimmen. @all Für den Prozess zur Erhebung der Kennlinie, möchte ich das Bad auf eine Minimaltemperatur abkühlen. Dann die Kühlung abstellen und alle 5 Minuten die beidem Widerstände (referenz PT100, NTC) messen (Einschaltdauer 1sek/600sek < 0,02%). Die Zahlen landen im Excel. Da beleibt aber noch genügend Luft diesen Prozess zu optimieren (Zeiten, Paddelschnecke etc.) und zu Automatisieren (raspberry pi, PC etc.) ... aber das ist ein anderes Topic. MultiPT100
Das mit dem gleichen Strom ist aber unüblich. Z.B. der AD7793 liefert 1mA für PT100 (100µW) bzw. 210µA für PT1000 (44µW).
Eine NTC Widerstandskennlinie fuer diese Genauigkeit ist moeglicherweise interessant, aber fuer den Wind. Schau die mal die spezifizierte Drift dieser Komponenten an. Ich verwende zB die B57863 S 863, spezifiziert als +- 0.2K, +- 0.5K, aber drift < 2% ueber 10k hour.
Nepp schrieb: > Eine NTC Widerstandskennlinie fuer diese Genauigkeit ist moeglicherweise > interessant, aber fuer den Wind. > Schau die mal die spezifizierte Drift dieser Komponenten an. > Ich verwende zB die B57863 S 863, > spezifiziert als +- 0.2K, +- 0.5K, > aber drift < 2% ueber 10k hour. Es gibt auch andere NTCs http://www.ge-mcs.com/download/temperature/920_306a.pdf (Austauschbarkeit bis runter auf 0.05 K) oder http://ussensor.com/products/thermistors/leaded-thermistors/interchangeable-thermistors/ultra-precision-interchangeable-thermistor http://us.flukecal.com/products/temperature-calibration/probessensors/5640-series-thermistor-standards-probes (Drift bis runter auf 2 mK/Jahr) MultiPT100 schrieb: > @Andrew Taylor: > - Welche Klasse ist bei die 0815 A/B? > (http://www.pt100.de/genauigkeit.htm) > - Ja meine Temperatur/Widerstandskennlinie für die NTCs möchte ich mit > einem Fehler von so 0,1K aufnehmen. Um auf nummer Sicher zu gehen möchte > ich die Temperatur des Bads auf 0,05K (= doppelte Genauigkeit) > bestimmen. 0.05 K Genauigkeit des Sensors, sagt noch nichts über die gesamte Messgenauigkeit/unsicherheit aus... Üblich ist ein Test Accuracy/Uncertainty Ratio von min. 1:4 http://www.transcat.com/PDF/TUR.pdf Andrew Taylor schrieb: > Wenn dem so wäre, würde man keine PT25 einsetzen .-) Bei noch niedrigeren R0s wie z.B. PT0.25 liegt dies eher am Einsatz bei höheren Temperaturen. Die Fehler aufgrund des Isolationswiderstands sind dann deutlich geringer bzw. überhaupt erst tolerierbar. Die Selbsterwärmung kann (wenn unterschiedliche Messströme vorhanden sind) rausgerechnet werden.
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