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Fachbegriffe Temperaturprofilmessung

AMS 2750

Die Norm AMS 2750 wurde mit dem Ziel erstellt, eine einheitliche Spezifikation für die Temperaturregelung in der Lieferkette für die Luftfahrtindustrie zur Verfügung zu stellen. Sie umfasst die Pyrometrie-Anforderungen, die an Anlagen zur Wärmebehandlung gestellt werden. Darin eingeschlossen sind die Temperatursensoren, die Instrumentierung, die thermische Verarbeitungsanlage, die Prüfung der Systemgenauigkeit (SAT) und der Temperaturgleichmäßigkeit (TUS). Diese Komponenten und Funktionen werden benötigt, um sicherzustellen, dass die Produkte oder Materialien gemäß den geltenden Spezifikationen wärmebehandelt werden.

Ausscheidungshärtung

Die Ausscheidungshärtung, auch Härtung durch Alterung oder kurz Aushärten genannt, ist eine Wärmebehandlungsverfahren mit dem die Festigkeit von Legierungen erhöht wird.

Umgebungstemperatur

Temperatur des Messgerätes, der Umgebung des Gerätes sowie die Strahlungstemperatur von anderen Quellen.

Nicht-Edelmetall-Thermoelement

Ein Thermoelement, das aus preiswerten Materialien, wie Kupfer, Nickel oder Eisen, besteht. Beispiele hierfür sind die Thermoelemente der Typen K, N, T, J und E.

Glühen

Das Glühen ist eine Wärmebehandlungsverfahren, das die Eigenschaften eines Materials verändert, um seine Duktilität zu erhöhen und seine Härte zu verringern, wodurch es bearbeitbarer wird. Dabei wird das Material über seine Rekristallisationstemperatur hinaus erhitzt und dann abgekühlt (bei Stahl normalerweise langsam).

ASTM

Amerikanische Gesellschaft für Tests und Materialprüfung (American Soclety for Testing and Materials).

Hartlöten

Beim Hartlöten wird das Lot (Hartlot) bei Temperaturen über 450 °C zum Schmelzen gebracht, das Material der zu verbindenden Werkstücke schmilzt dabei jedoch nicht. Beim Weichlöten kommt ein Weichlot mit einer niedrigeren Schmelztemperatur (unter 450 °C) zum Einsatz.

Chargenofen

Das Produkt wird während der Wärmebehandlung nicht bewegt. Der Ofen wird über gleiche Tür be- und entladen. In Abhängigkeit vom zu verarbeitenden Produkt werden diese Öfen in verschiedenen Größen angeboten, die von kleinen Tischmodellen bis zu raumgroßen Ausführungen reichen.

Kalibrierung

Systematische Messmethode zur Feststellung aller Parameter, die für die Leistungsfähigkeit eines Gerätes ausschlaggebend sind.

Celsius (°C)

Temperaturskala.
Basiert auf den Fixpunkten 0° (Null Grad) als Gefrierpunkt von Wasser und 100° als Verdampfungspunkt von Wasser bei Normaldruck
Umrechnung von °F:  °C = (°F - 32) / 1,8.

Wärmeübertragung durch Konvektion

Wärmeübertragung durch die Massenbewegung von Molekülen in Fluiden, wie Gasen und Flüssigkeiten. Viele Niedertemperaturprozesse nutzen ein Gebläse, um die Konvektionswirkung zu verstärken und die Wärme schneller auf das Produkt zu übertragen.

Aufkohlung

Das Aufkohlen (auch Einsetzen gennant) ist ein Wärmebehandlungverfahren für die Oberflächenhärtung.
Stahl oder Eisen werden mit einem kohlenstoffreichen Material oder einer kohlenstoffreichen Atmosphäre umgeben und erhitzt. Ziel ist es, den Kohlenstoffgehalt des zu verarbeitenden Materials so zu erhöhen, dass ein höhere Härte erreicht werden kann. Die Aufkohlungszeit und Temperatur beeinflussen das Diffusionsniveau und somit die Eindringtiefe.

Durchlaufofen

Jeder Ofen, der mit einer Vorrichtung ausgestattet ist, die das Produkt oder das Material kontinuierlich durch den Ofen transportiert. Beispiele sind Siebband-, Rollen-, Drehherd- und Hubbalkenöfen. Öfen für das Reflow-Löten und Aushärten von Lacken gehören ebenfalls in diese Kategorie.

Correction factor

The inverse of an error in relation to the calibration of an instrument, thermocouple or other device. If the error is 0.1 °C the correction factor is -0.1 °C.

Aushärteempfehlungen

Die vom Beschichtungshersteller vorgegebene Zeitdauer und Temperatur, die erforderlich sind, um eine chemische Bindung oder Verdampfung zu erzielen, die die Haftwirkung und damit die Widerstandsfähigkeit der Beschichtung erhöht.

Digitaler Datenbus

Zwei oder mehr elektrische Leiter, die mehrere Sender und Empfänger digitaler Daten miteinander verbinden.

DIN

Deutsches Institut für Normung (DIN), deutsche Industrienorm für viele Messgeräte und Messverfahren.

Drift

Eine über einen längeren Zeitraum auftretende Veränderung der Anzeige eines Messgerätes, die nicht durch äußere Einwirkung verursachte wurde.

EMI/RFI-Rauschen

Elektromagnetische oder Hochfrequenz-Interferenzen, die elektrische Signalein Infrarot-Thermometern stören können.

Emissionsgrad

Verhältnis der von einem Objekt bei einer bestimmten Temperatur und in einem bestimmten spektralen Bereich abgestrahlten Infrarotenergie zur Strahlungsenergie eines perfekten Strahlers (Schwarzstrahler) bei gleicher Temperatur und gleichem Spektralbereich. Bei einem echten schwarzen Strahler ist der Emissionsgrad bei allen Wellenlängen gleich 1.

Environmental Rating

A rating given (usually by agencies and regulatory bodies) to indicate the severity of the environment in which the unit will function reliably.

Fahrenheit (°F)

Temperaturskala. °F = (°C x 1,8) + 32 = °R - 459,67

Full Scale Accuracy

The temperature measurement accuracy expressed as a percentage of the maximum possible reading of an instrument.

Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung umfasst den Einsatz von Heiz- oder Kühlvorrichtungen, normalerweise bis in extreme Temperaturbereiche, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen, beispielsweise, um ein Material zu härten oder weicher zu machen. Zu den Wärmebehandlungsverfahren zählen unter anderem das Weichglühen, Einsatzhärten, Ausscheidungshärten, Temperieren, Normalglühen (Normalisieren) und Abschrecken.

Kühlkörper

Eine Komponente, die Wärme aufnimmt, ohne dass die eigene Temperatur ansteigt. Zumeist ein festes bis flüssiges System aus Phasenwechselmaterial (Latentwärmespeicher).

Heiße Verbindungsstelle

Der Punkt (Messstelle), an dem die beiden Drähte eines Thermoelements miteinander verbunden sind. Hierbei handelt es sich für gewöhnlich um eine von Verunreinigungen freie Schweißverbindung, die möglichst klein gehalten ist, um Punktmessungen zu ermöglichen.

IEC International Electrotechnical Commission

IEC International Electrotechnical Commission

A European organization that coordinates and sets related standards among the European Community.

Isolationswiderstand

Zwischen zwei Leitern gemessener elektrischer Widerstand des Isolationsmaterials.

Isolierung

Eigenschaft, die das Ausbreiten von Wärme, Schallwellen oder elektrischen Strom verhindert. Bezeichnet ebenfalls das verwendete Material.

IP-Kennzeichnung

Gehäuseschutzgrade gemäß britischem Standard 4752. Die Art des Schutzgrades wird durch eine zweistellige Zahl definiert, wobei die erste Ziffer auf die Berührungssicherheit und die zweite Ziffer auf den Schutz gegen Umwelteinflüsse bezogen ist. Der zweistelligen Zahl gehen die Buchstaben IP voraus.

Kelvin (K)

Einheit der absoluten oder thermodynamischen Temperaturskala, wobei 0 K dem absoluten Nullpunkt, und 273,15 K=0 °C entsprechen;
Kelvin-Werte werden ohne (°) Symbol angegeben;
K=°C + 273,15.

Durchlaufgeschwindigkeit

Die Geschwindigkeit, mit der das Produkt oder Material durch einen Durchlaufofen transportiert wird. Die Maßeinheit ist prozessabhängig.

Letalitätswert

Gibt in der Lebensmittelindustrie an, um welchen Faktor die Population eines bestimmten Mikroorganismus verringert wurde. Auch als F-Wert bezeichnet. Der F0-Wert wird für gewöhnlich bei Sterilisationsprozessen, die bei 121 °C durchgeführt werden, berechnet.

Lithium-Batterie

Eine (nicht aufladbare) Primärzelle mit einer sehr hohen Energiedichte. Lithium-Batterien weisen eine sehr geringe Selbstentladung auf und werden in Geräten verwendet, deren Batteriebetriebsdauer nach Jahren bemessen wird. Manche Lithium-Batterien können auch bei höheren Temperaturen genutzt werden, so dass sie häufig in Datenloggern für Wärmebehandlungen eingesetzt werden.

Lithium-Ionen-Akkumulator

Eine wieder aufladbare Sekundärzelle (Akkumulator), in der beim Entladen Lithium-Ionen von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode wandern und beim Laden wieder zurückfließen. Sie sind temperaturempfindlich, daher auf Anwendungen unter 55 °C beschränkt und werden hauptsächlich in portablen elektronischen Geräten, wie Mobiltelefonen und Computern verwendet.

Feinporige Isolierung

Feinporiges Material eignet sich sehr gut für Isolierungen. Die Wärmeleitfähigkeit liegt sogar noch unter der von ruhender Luft. Diese Wirkung ist darauf zurückzuführen, dass feinporige Isolierungen alle drei Formen der Wärmeübertragung, d. h. Wärmeleitung, Konvektion und Strahlung, blockieren.

NiMH-Akkumulator

NiMH steht für Nickel-Metallhydrid. Im Unterschied zu anderen Akkumulatoren werden in NiMH-Akkus keine möglicherweise giftigen Schwermetalle verwendet. Zudem können sie bis zu 50 % mehr Energie als Nickel-Cadmium-Akkumulatoren speichern und sind nicht durch den Memory-Effekt beeinträchtigt.

NIST

Kalibrierung gemäß NIST Norm (NIST National Institute of Standards and Technology, USA). Das NIST-Zertifikat dient dazu, die Einhaltung von Referenzstandards und deren normgerechte Kalibrierung zu garantieren.

Normalglühen

Beim Normalglühen (oder Normalisieren) wird der Stahl über die kritische Temperatur hinaus erhitzt und nach Ablauf einer bestimmten Haltedauer wieder abgekühlt. Diese Art der Wärmebehandlung führt zu einer gleichmäßigeren Carbidgröße und -verteilung, was spätere Wärmebehandlungsvorgänge erleichtert und für homogenere Eigenschaften des Endprodukts sorgt.

Edelmetall-Thermoelement

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Edelmetallen, zumeist Platin und Rhodium, bestehen. Häufig verwendet werden die drei Typen B, R und S.

Phasenwechselmaterial (PCM)

Bei Temperaturen oberhalb der Übergangstemperatur schmilzt das Phasenwechselmaterial und wird flüssig. Für diesen Phasenwechsel wird jedoch Energie benötigt. Daher nimmt ein PCM-Speicher (Latentwärmespeicher) die bei einem Temperaturanstieg entstehende Wärmeenergie auf.

Prozessdatei

Beschreibt im Bereich der Temperaturprofilmessungen eine Datei, die Informationen zum Industrieofen und zum Produkt, jedoch keine Temperaturdaten, enthält. Stellt eine Schablone zur Verfügung, die über die Daten gelegt werden kann und die im Prozess erreichte Position der gemessenen Temperatur zuordnet.

Pyrometer

Eine umfangreiche Klasse von Temperaturmessgeräten, die ursprünglich für hohe Temperaturen entwickelt wurden, heute jedoch in jedem Temperaturbereich Anwendung finden. Dazu zählen Strahlungspyrometer, Thermoelemente, Widerstandspyrometer und Thermistoren.

Reproduzierbarkeit

Genauigkeit, mit der ein Messgerät bei gleichen Umgebungstemperatur- und Messbedingungen (gemäß ASTM Standard Testmethode E 1256-88) bei wiederholten Messungen an ein- und demselben Messobjekt den gleichen Messwert anzeigt.

Relative Luftfeuchte (RH)

Wasserdampfanteil (%) in einem bestimmten Luftvolumen, in Bezug gesetzt zur maximal möglichen Wasserdampfmenge, die dieses Luftvolumen bei gleichbleibender Temperatur aufnehmen kann.

Auflösung

Siehe Temperaturauflösung oder optische Auflösung.

Ansprechzeit

Maß für die Zeit, die ein Messgerät benötigt, um bei plötzlich auftretenden Veränderungen der Temperatur eines Messobjektes in Höhe der maximal vom Gerät messbaren Temperatur (gemäß ASTM E 1256) 95 % der tatsächlichen geänderten Temperatur anzuzeigen.

RS-485

Ein von der EIA entwickelter, empfohlener Standard und Verbesserung des RS-422. Er erlaubt eine höhere Anzahl von Empfängern und Sendern auf der Leitung.

Seebeck

Beim Seebeck-Effekt erzeugt die Temperaturdifferenz zwischen zwei verschiedenen elektrischen Leitern oder Halbleitern eine Spannungsdifferenz. Die gemessene Gesamtspannung besteht aus der Teilspannung, die an der Kontaktstelle der beiden Leiter erzeugt wird, und der Teilspannung, die entlang der gesamten Länge des Drahtes, auf der ein Temperaturgradient vorhanden ist, entsteht. Dieser Effekt stellt das Funktionsprinzip von Thermoelementen dar. Jedes Thermoelement besitzt eine andere Spannungs-/Temperaturkurve.

Löten

Löten ist ein Prozess, bei dem zwei oder mehr Werkstücke durch das Schmelzen und Einbringen eines Füllmetalls (Lot) miteinander verbunden werden. Das Lot hat einen niedrigeren Schmelzpunkt als das Metall der zu verbindenden Werkstücke. Hart- und Weichlöten sind sehr ähnlich.

Statistische Prozesslenkung (SPC)

Standardmethode zum Messen der Stabilität und des Leistungsvermögens in Prozessen der industriellen Fertigung. Während des Fertigungsprozesses werden Prozess- und Produktmessungen durchgeführt und mit den jeweiligen Grenzwerten in ein Diagramm eingetragen. Damit steht eine grafische und numerische Anzeige der Prozessfähigkeit zur Verfügung.

Lagertemperatur

Umgebungstemperaturbereich, in dem das Thermometer bei Nichtbetrieb unbedenklich gelagert werden kann.

Prüfung der Systemgenauigkeit (SAT)

Bei der SAT-Prüfung werden die Temperaturwerte bei stabilen Temperaturen von einem Referenzsystem überwacht und aufgezeichnet. Diese werden dann mit den Werten verglichen, die das Regelsystem des Ofens ausgibt. Das Ziel besteht darin, Genauigkeitsabweichungen in der Instrumentierung des Ofens zu erkennen und zu quantifizieren sowie zu ermitteln, ob diese Abweichungen innerhalb der zulässigen Toleranzen liegen.

Sollprofil

Das ideale Temperaturprofil für den spezifischen Prozess und das entsprechende Produkt. Das Sollprofil ist von den metallurgischen Anforderungen der Metall-Wärmebehandlung und den Aushärteempfehlungen des Beschichtungsherstellers abhängig.

Prüfung der Temperaturgleichmäßigkeit (TUS)

Bei einer TUS-Prüfung wird der Temperaturbereich ermittelt, der unter normalen Betriebsbedingungen an verschiedenen Stellen im Ofen erreicht wird. Ebenfalls bestimmt werden Temperaturschwankungen durch Messung bei der höchsten und niedrigsten Betriebstemperatur sowie eine Reihe von Zwischenwerten. Die Messstellen definieren den Nutzraum des Ofens.

Hitzeschutzbehälter

Eine Vorrichtung mit einer großen thermischen Isolationswirkung, die zumeist temperaturempfindliche Produkte vor einer unzulässigen Wärmeeinwirkung schützen soll. Hitzeschutzbehälter bestehen aus einer Kombination aus Isolations- und Phasenwechselmaterial (Latentwärmespeicher).

Wärmeleitfähigkeit

Die Zeitdauer, die ein Wärmestrom benötigt, um eine Flächeneinheit eines Materials oder einer Konstruktion, deren Oberflächen einen Temperaturunterschied aufweisen, zu durchfließen. Die Messung erfolgt in Watt pro Meter und Kelvin (W/mK). Isolierungen weisen eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit auf.

Thermische Masse

Auch Wärmekapazität genannt. Bezeichnet die Fähigkeit eines Materials, Wärmeenergie aufzunehmen und zu speichern. Um die Temperatur von hochdichten Materialien, wie Beton, Ziegelsteinen und Fliesen, zu ändern, wird eine große Energiemenge benötigt. Diese Materialien besitzen also eine große thermische Masse. Leichtere Materialien, wie Holz, haben dagegen eine kleine thermische Masse.

Temperaturprofil

Mehrere zusammengehörige Temperaturdaten, die zumeist bei der Temperaturmessung in einem Industrieofen erfasst wurden. Temperaturprofile können von dem zu verarbeitenden Produkt oder von der Umgebungstemperatur des Prozesses erstellt werden.

Thermoelement-Verlängerungskabel

Preiswertes Thermoelement-Kabel einfacherer Qualität, das verwendet wird, um den Thermoelement-Draht mit dem Messgerät zu verbinden. Es kommt in Niedertemperatur-Umgebungen zum Einsatz, wo die Systemgenauigkeit nicht durch die einfachere Qualität beeinträchtigt wird.

Teflon®

Markenname der Firma DuPont für einen Kunststoff aus Polytetrafluorethylen (PTFE).
Teflon ist ein besonders chemikalien- und temperaturbeständiger Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften.

Temperatur

Grad der Wärme oder Kälte eines Objektes. Messbar mit einer spezifischen Temperaturskala, wobei Wärme als sich bewegende thermische Energie verstanden wird, die von Objekten höherer Temperatur zu Objekten niedrigerer Temperatur fließt.

Temperaturkoeffizient

Angabe zur Fähigkeit des Gerätes, seine Genauigkeit auch dann beizubehalten, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern.
Der Temperaturkoeffizient wird als prozentualer Wert der Genauigkeit pro Grad der Veränderung der Umgebungstemperatur angegeben.

Temperaturauflösung

Die kleinste simulierte oder tatsächliche Änderung in der Messobjekttemperatur, die zu einer nutzbaren Änderung des Ausgangssignals und/oder der Anzeige führt.

Thermische Drift

Siehe Temperaturkoeffizient.

Thermoschock

Messfehler von kurzzeitiger Dauer, der durch vorübergehende Veränderung der Umgebungstemperatur verursacht wird. Das Gerät kompensiert diesen Fehler, sobald es sich auf die veränderten Umgebungsbedingungen eingestellt hat.

Thermistor

Halbleitermaterial, dessen spezifischer Widerstand sich mit der Temperatur verändert.

Thermosäule

Anordnung einer Reihe von Thermoelementen hintereinander, so dass die Verbindungsstellen jeweils abwechselnd bei der gemessenen Temperatur und der Referenztemperatur liegen; durch diese Anordnung wird die thermoelektrische Spannung erhöht.

Thermoelement Typ B

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus einer Platin-Rhodium-Legierung (30 %) und einer Platin-Rhodium-Legierung (6 %) bestehen. Dieses Thermoelement wurde für sehr hohe Temperaturen entwickelt. Es ist sehr stabil und kommt in einem Keramik-Schutzrohr zum Einsatz.

Toleranzband

Die grafische Darstellung der zulässigen Grenzwerte, die das Temperaturprofil nicht unter- oder überschreiten darf. 

Tripelpunkt

Der durch eine bestimmte Temperatur und einen bestimmten Druck gegebene Punkt, an dem die gasförmige, flüssige und feste Phasen eines Stoffes im Gleichgewicht sind. Der Tripelpunkt des Wassers beim atmosphärischen Druck wird allgemein als Gefrierpunkt bezeichnet.

Thermoelement Typ E

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Nickel-Chrom und Kupfer-Nickel (Konstantan) bestehen. Es ist sehr stabil, aber nicht so weit verbreitet, da seine Maximaltemperatur unter der der Typen K und N liegt. Der IEC-Farbcode und der ANSI-Farbcode sind lila.

Thermoelement Typ J

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Eisen und Kupfer-Nickel (Konstantan) bestehen. Es besitzt bei etwa gleichem Preis einen kleineren Temperaturbereich als der Typ K und wird häufig verwendet. Beim Einsatz in oxidierenden Umgebungen ist zu beachten, dass der Eisendraht korrodiert. Der IEC-Farbcode ist weiß und der ANSI-Farbcode schwarz.

Thermoelement Typ K

Der Typ K ist das am häufigsten verwendete Thermoelement. Ein Draht besteht aus einer Nickel-Chrom-Legierung (Chromel) und der andere aus Nickel (Alumel). Der Typ K wird in einem Temperaturbereich von 0 °C bis 1370 °C eingesetzt. Der IEC-Farbcode ist grün und der ANSI-Farbcode gelb.

Thermoelement Typ N

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus NiCrSi (Nicrosil) und NiSi (Nisil) bestehen. Es wurde entwickelt, um die Genauigkeitsabweichung, die beim Typ K auftritt, wenn dieser längere Zeit hohen Temperaturen ausgesetzt ist, zu überwinden. Der Typ N wird häufig in der Luftfahrtindustrie eingesetzt, um Temperaturgleichmäßigkeitsprüfungen (TUS) durchzuführen Der IEC-Farbcode ist orange und der ANSI-Farbcode pink.

Thermoelement Typ R

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Platin und einer Platin-Rhodium-Legierung bestehen. Der Rhodium-Anteil beträgt 13 %. Dieses Thermoelement ist sehr stabil und wird – häufig durch ein Keramikrohr geschützt – bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt. Aufgrund des hohen Rhodium-Anteils ist es allerdings teuer.

Thermoelement Typ S

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Platin und einer Platin-Rhodium-Legierung bestehen. Der Rhodium-Anteil beträgt 10%. Dieses Thermoelement ist sehr stabil und wird – häufig durch ein Keramikrohr geschützt – bei sehr hohen Temperaturen verwendet. Es ist nur geringfügig preiswerter als der Typ R.

Thermoelement Typ T

Ein Thermoelement, dessen Drähte aus Kupfer und einer Kupfer-Nickel-Legierung (Konstantan) bestehen. Es ist sehr stabil und gewährleistet reproduzierbare Messungen. Der Typ T wird für gewöhnlich bei tiefen Temperaturen verwendet und ist in der Lebensmittelindustrie verbreitet. Der IEC-Farbcode und der ANSI-Farbcode sind blau.

Verification

Confirmation of a design with regard to performance within all prescribed specifications.

Vibrationstest

Test gemäß MIL-STD-810D oder IEC 68-2-6, bei dem das Gerät schwingenden oder sich wiederholenden Bewegungen, oft auch als Beschleunigung in g ausgedrückt (1 g = 9,81 m/s2) in einem typischerweise in Hertz (s1) gemessenen Frequenzbereich ausgesetzt wird.