Optimierung eines neuentwickelten Sensorkopfes für ein Tian-Calvet-Kalorimeter

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Schubert, Franz ; Gollner, Michael ; Kita, Jaroslaw ; Linseis, Florian ; Moos, Ralf:
Optimierung eines neuentwickelten Sensorkopfes für ein Tian-Calvet-Kalorimeter.
2016
Event: Sensoren und Messsysteme 2016 , 10.5.-11.5.2016 , Nürnberg.
(Conference item: Conference , Speech )

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Dieser Beitrag zeigt die Optimierung eines Wärmestromsensors für ein Tian-Calvet-Kalorimeter. Im Gegensatz zur etablierten Technik wird der Sensor nicht aus geschweißten Drähten, sondern mittels der keramischen Mehrlagentechnik hergestellt. Der Sensor besteht aus einzelnen scheibenförmigen Sensorelementen, die abwechselnd mit porösen Alumosilikatisolationsringen gestapelt und in Serie verschaltet werden. Nachdem in Vorarbeiten gezeigt werden konnte, dass es sich um einen vielversprechenden Ansatz handelt, wurde die Empfindlichkeit des Sensors mittels der Finite-Elemente-Methode optimiert. Zur Verifizierung des Modells wurden Messungen verschiedener Varianten des Sensors in Abhängigkeit der Temperatur durchgeführt und anschließend eine neue Gestalt der Sensorscheibe entworfen und getestet. Es konnte eine Steigerung der Empfindlichkeit um den Faktor 3,6 auf 29,5 µV/mW und die Verbesserung der Auflösung um den Faktor 10 auf 500 nW bei einer Zeitkonstante von 42 s erreicht werden. Der Sensor befindet sich somit auf dem Niveau kommerzieller Geräte.