Kryogener Platin-Kobalt-Widerstandstemperatursensor (RTD)
Kryogene Platin-Kobalt-Widerstandstemperatursensoren (RTD) sind für die präzise Temperaturmessung bei extrem niedrigen Temperaturen ausgelegt. Der CERACOIL-Sensor von Okazaki ist als PtCo100 und PtCo1000 erhältlich und kann Temperaturen bis hinunter zu etwa 1,5 K (-271 °C) messen. Er ist für kryogene Anwendungen konzipiert, darunter Systeme in der Luft- und Raumfahrt, die Lagerung von flüssigem Wasserstoff, medizinische Geräte sowie supraleitende Technologien.
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
CERACOIL-Platin-Kobalt-Sensoren von Okazaki
CERACOIL ist ein von Okazaki entwickelter, patentierter Platin-Kobalt-Widerstandssensor für den Kryobereich. Der Sensor ist in den Ausführungen PtCo100 und PtCo1000 erhältlich.
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.
Technische Daten des CERACOIL-Platin-Kobalt-Kryogensensors
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 100°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.
Wo werden kryogene Platin-Kobalt-Sensoren eingesetzt?
Platin-Kobalt-Kryosensoren kommen dort zum Einsatz, wo bei extrem niedrigen Temperaturen eine präzise Temperaturmessung erforderlich ist. Zu den von Kamet beschriebenen Anwendungsgebieten zählen Teilchenbeschleuniger, die Lagerung kryogener Gase, Satelliten und Weltraumteleskope sowie Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und bei supraleitenden Systemen.
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.