Platin-Kobalt-Widerstandssensor
Kryosensoren sind eine Art von RTD, die speziell für extrem niedrige (kryogene) Temperaturen entwickelt wurden. Unsere kryogenen Platin-Kobalt-Sensoren (Kryo-Sensoren) bieten eine zuverlässige und genaue Leistung bei Temperaturen unter 73K (-200°C), die sogar bis auf 1,5K (-271°C) sinken. Kryosensoren werden beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, in der medizinischen Industrie, in Flüssigwasserstofftanks und in supraleitenden Geräten eingesetzt.
Zusammenfassung des Produkts
- Geeignet für extreme kryogene Temperaturen (bis 1,5K)
- Hohe Präzision und Wiederholbarkeit
- Hervorragende Leistung bei Vibration
- Zwei Widerstandsoptionen: Pt100 und Pt1000
- Ideal für kritische Anwendungen wie die Luft- und Raumfahrt und die Medizinbranche
Die Einführung des CERACOIL
Für diese Art der kryogenen Thermometrie hat sich Kamet für die Zusammenarbeit mit unserem langjährigen Partner Okazaki entschieden. Deren Platin-Kobalt-Sensor, CERACOIL, verbindet hervorragende kryogene Eigenschaften mit dem außergewöhnlichen Qualitätsstandard, für den Okazaki bekannt ist.
Okazaki war an der Herstellung von Sensoren für die Weltraumausrüstung der japanischen H-IIA/H-IIB-Raumschiffe beteiligt. Darüber hinaus ist Okazaki autorisiert und auf der European Preferred Part List (EPPL) der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eingetragen.
Das patentierte CERACOIL wurde von Okazaki entwickelt und beinhaltet eine Technologie, die für verschiedene Luft- und Raumfahrtanwendungen entwickelt wurde, bei denen Genauigkeit unter extremen Bedingungen unerlässlich ist. Die CERACOIL-Sensoren bieten daher außergewöhnliche Qualität und hochpräzise Messwerte für die meisten kryogenen Anwendungen.
Der Platin-Kobalt-Sensor CERACOIL ist in zwei Widerstandsklassen erhältlich: Pt100 und Pt1000.
Physikalische Eigenschaften
Der kryogene Platin-Kobalt-Sensor von Okazaki bietet eine Reihe von wichtigen Vorteilen:
- Die dicht gewickelten Platin-Widerstandsdrähte machen diese Sensoren geeignet für Umgebungen mit starken Vibrationen
- Hervorragende Widerstandswertänderungen, auch unter 4K(-269°C).
- Hervorragende Wiederholbarkeit
- Temperaturmessung ist bei außergewöhnlich niedrigen Temperaturen möglich (bis zu 1,5K (-271°C))
| Nennwiderstand | PtCo 100Ω / 1000Ω at 0°C |
| Messtemperaturbereich | 1.5 K to 373 K (-271°C to 990°C) |
| Toleranz | ±0.5 K at 4 K to 40 K / ±1 K at 273.15 K |
| Reproduzierbarkeit* | ±20 mK (at 10 K) / ±10 mK (at 20 K) / ±33 mK (at 273.15 K) |
| Messstrom | 1 mA |
| Abmessungen des Elements | Ø1.4 x 12 mm |
| Länge (L) | Pt100 25 mm / Pt1000 50 mm |
| Außendurchmesser (D) | Pt100 2.0 mm / Pt1000 3.5 mm |
*Die Reproduzierbarkeit ist der Betrag der Veränderung gegenüber dem Ausgangswert nach 1000 Wärmezyklen zwischen 77 K und 300 K (-195°C bis 26°C).
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PtCo 100Ω Temperatur-Widerstandstabelle
| Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Ω | K | Ω | K | Ω | K | Ω |
| 1.5 | 7.329 | 20.0 | 9.506 | 120.0 | 44.134 | 220.0 | 81.094 |
| 2.0 | 7.421 | 30.0 | 11.246 | 130.0 | 47.952 | 230.0 | 84.680 |
| 3.0 | 7.606 | 40.0 | 13.853 | 140.0 | 51.734 | 240.0 | 88.252 |
| 4.0 | 7.792 | 50.0 | 17.109 | 150.0 | 55.482 | 250.0 | 91.811 |
| 5.0 | 7.937 | 60.0 | 20.759 | 160.0 | 59.207 | 260.0 | 95.356 |
| 6.0 | 8.066 | 70.0 | 24.611 | 170.0 | 62.906 | 270.0 | 98.890 |
| 7.0 | 8.182 | 80.0 | 28.535 | 180.0 | 66.583 | 280.0 | 102.411 |
| 8.0 | 8.289 | 90.0 | 32.477 | 190.0 | 70.239 | 290.0 | 105.921 |
| 9.0 | 8.388 | 100.0 | 36.394 | 200.0 | 73.875 | 300.0 | 109.419 |
| 10.0 | 8.483 | 110.0 | 40.280 | 210.0 | 77.493 |
PtCo 1000Ω Temperatur-Widerstandstabelle
| Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand | Absolute Temperatur | Widerstand |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| K | Ω | K | Ω | K | Ω | K | Ω |
| 1.5 | 73.290 | 20.0 | 95.059 | 120.0 | 441.337 | 220.0 | 810.942 |
| 2.0 | 74.210 | 30.0 | 112.460 | 130.0 | 479.515 | 230.0 | 846.803 |
| 3.0 | 76.060 | 40.0 | 138.527 | 140.0 | 517.338 | 240.0 | 882.522 |
| 4.0 | 77.920 | 50.0 | 171.0889 | 150.0 | 554.820 | 250.0 | 918.106 |
| 5.0 | 79.370 | 60.0 | 207.587 | 160.0 | 592.068 | 260.0 | 953.562 |
| 6.0 | 80.660 | 70.0 | 246.107 | 170.0 | 629.065 | 270.0 | 988.895 |
| 7.0 | 81.820 | 80.0 | 285.346 | 180.0 | 665.831 | 280.0 | 1024.109 |
| 8.0 | 82.890 | 90.0 | 324.766 | 190.0 | 702.386 | 290.0 | 1059.206 |
| 9.0 | 83.880 | 100.0 | 363.939 | 200.0 | 738.747 | 300.0 | 1094.191 |
| 10.0 | 84.830 | 110.0 | 402.804 | 210.0 | 774.927 |
Eine Anmerkung zu Siliziumdioden
Manchmal werden Siliziumdioden für die Temperaturmessung in kryogenen Anwendungen verwendet. Diese Sensoren haben zwar einige Vorteile in Bezug auf Austauschbarkeit und Preis, aber auch deutliche Nachteile. Im Vergleich zu Platin-Kobalt-Sensoren sind Siliziumdioden:
- deutlich ungenauer
- werden bei Temperaturen unter 40K (-233°C) stark von Magnetfeldern beeinflusst
- neigen aufgrund ihrer relativ hohen Verlustleistung zur Selbsterhitzung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass in Fällen, in denen eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, wie z. B. bei Komponenten in kritischen Systemen, die Kosten eines Sensorausfalls als höher angesehen werden können als die Kosten für die Investition in einen hochwertigen kryogenen Sensor wie den CERACOIL.
Industrielle Anwendungen von kryogenen Sensoren
Kryosensoren spielen in verschiedenen Anwendungen eine entscheidende Rolle für die Sicherheit, z. B. in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie, in Fusionsreaktoren und Magnetschwebebahnen. Nachfolgend sehen wir uns einige weitere Anwendungen genauer an.
Teilchenbeschleuniger
Kryosensoren sind eine entscheidende Komponente in Superkollidern (Teilchenbeschleunigern), in denen die Supraleitung zu einer Schlüsseltechnologie geworden ist. Die Kryotechnik wird hauptsächlich zur Kühlung der supraleitenden Komponenten von Teilchenbeschleunigern eingesetzt. Diese kryogenen Systeme arbeiten bei Temperaturen von 4,2 K (-268°C) im superkritischen Zustand bis hinunter zu 2 K (-271°C) im superfluiden Zustand.
Supraleitende Teilchenbeschleuniger sind ein Industriezweig, der mit den in Europa, Asien und Amerika geplanten neuen Leitern weiter expandieren wird. Es ist daher von entscheidender Bedeutung, dass die kryogenen Sensoren weiter entwickelt und verbessert werden, um diesen künftigen Anforderungen gerecht zu werden.
Kryogene Speicherung von Gasen
Die kryogene Speicherung (z. B. von flüssigem Wasserstoff) wird als Mittel zur effizienten Speicherung großer Gasmengen eingesetzt. Durch Abkühlung des Gases auf kryogene Temperaturen wird es flüssig. Wasserstoff zum Beispiel ist in flüssiger Form 851 Mal kompakter. Die kryogene Lagerung und der Transport von Gasen können jedoch gefährlich sein, und die Temperaturkontrolle ist eine entscheidende Sicherheitsmaßnahme, um die Einhaltung der erforderlichen niedrigen Temperaturen zu gewährleisten. Tieftemperatursensoren, die im Gasspeicher angebracht sind, spielen bei diesem Kontroll- und Überwachungsprozess eine wichtige Rolle.
Satelliten und Weltraumteleskope
(Forschungs-)Satelliten und Weltraumteleskope werden zunehmend mit Kryotechnik in Form von Kryokühlern ausgestattet, um ihren optimalen Betrieb zu gewährleisten. Daher sind kryogene Sensoren ein wichtiger Teil der Zusatzinstrumente in diesen Strukturen geworden.