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So funktioniert es
Beim Überschreiten der jeweiligen Phasenumwandlungstemperatur - dem Schmelzen oder Erstarren - wird Wärmeenergie verbraucht bzw. frei, so dass sich für einige Minuten im Inneren der Zelle die Fixpunkt-Temperatur einstellt. Da sich die Messstelle bei einem Miniaturfixpunkt-Thermometer in engem thermischen Kontakt zum Fixpunkt befindet, wird gleichzeitig im Sensorsignal eine Haltephase deutlich sichtbar. Bei einigen Reinstsubstanzen setzt die Erstarrung verzögert ein. Solch eine Unterkühlung kann bei Miniaturfixpunktzellen häufig mehr als 10K betragen. Das dadurch verkürzte Plateausignal ist dann weniger gut für die Rekalibrierung geeignet als das beim Schmelzen generierte (Bild 4).
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Bild 4 Signalverlauf eines Typ-S-Miniatur-Fixpunktthermoelements beim Schmelzen und Erstarren der integrierten Fixpunktsubstanz (Aluminium). Besonders die Schmelzphase ergibt ein sehr gut auswertbares Plateau. Der Erstarrung des Aluminiums geht eine Unterkühlung von etwa 5K voraus. Mit Hilfe spezieller Auswertesoftware können solche Signalverläufe automatisch analysiert werden. Der dabei gewonnene Schnittpunkt zwischen zwei approximierten Geraden - g1: Verlauf vor der Phasenumwandlung, g2: Plateauverlauf - bildet den aktuellen Kalibrierpunkt (Bild 5).


 
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Bild 5 Analysierter Signalverlauf aus Bild 4. Die approximerten Geraden g1 und g2 liefern einen Kalibrierpunkt für die Schmelztemperatur des Aluminiums (5863µV bei 660.32°C).

Zur Optimierung der Miniaturfixpunkt-Thermometer wurden an der TU Ilmenau verschiedene FEM-Modellrechnungen durchgeführt. Für einen vereinfachten Thermometeraufbau mit integrierter Aluminium-Fixpunktzelle zeigt die nebenstehende Simulation einen Aufschmelzprozess und das resultierende Sensorsignal.  
Animation
 
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