Was ist ein Wärmeflusssensor?
Ein Wärmeflusssensor ist ein Sensor zur Erfassung der Wärmemenge.
Wärme bewegt sich von einem Bereich mit hoher Temperatur zu einem Bereich mit niedriger Temperatur. Die übertragene Wärmemenge ist der Wärmefluss. Durch die Messung des Wärmestroms kann die übertragene Wärmemenge bestimmt und die daraus resultierenden Temperaturänderungen abgeschätzt werden.
Wärmeflusssensoren wandeln die Wärmemenge, die den Sensor durchläuft, in ein elektrisches Signal um. Es sind flexible, an einer gekrümmten Oberfläche anbringbare und wasserdichte Sensoren erhältlich, die je nach Anwendung ausgewählt werden können.
Anwendungen von Wärmeflusssensoren
Wärmeflusssensoren werden zur Bewertung und Überprüfung der Isolierleistung von Wohnungseinrichtungen eingesetzt. In den letzten Jahren haben die Miniaturisierung und die Flexibilität der Sensoren dazu geführt, dass sie zunehmend auch in anderen Bereichen als der Haustechnik eingesetzt werden. Ein typisches Beispiel ist die Untersuchung von Wärmeableitungsmaßnahmen.
Durch den Einbau von Wärmeflusssensoren in elektronischen Bauteilen lässt sich die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärmemenge messen. Zu den Anwendungen in Kraftfahrzeugen gehören der Wärmeverlust im Motorraum, die Sitzheizung im Fahrgastraum und die Bewertung der Klimatisierung.
Bei der Anwendung von Wärmeflusssensoren wurde über ein Messverfahren für den Wärmefluss in und aus Substanzen, die eine Phasenänderung durchlaufen, berichtet. Bei dieser Messtechnik wird das zu messende Objekt in einen beutelförmigen Wärmestromsensor eingeschlossen, und die Menge des Wärmestroms in und aus dem Messobjekt kann gemessen werden.
Es wurde auch ein System entwickelt, bei dem der beutelförmige Wärmeflusssensor mit einem Kühlmittel gefüllt wird, die Menge der einströmenden Wärme gemessen wird und ein externes Terminal die verbleibende Kühlleistung und die verbleibende Zeit bis zur Fortsetzung des Kühleffekts anzeigt.
Funktionsweise eines Wärmeflusssensors
Wärmeflusssensoren messen den Wärmestrom, der nach dem Fourier-Gesetz aus der Temperaturdifferenz zwischen der Vorder- und Rückseite des Sensors berechnet wird, indem sie die durch den Seebeck-Effekt erzeugte Spannung erfassen. Das Fouriersche Gesetz besagt, dass die Wärmemenge, die pro Querschnittseinheit und pro Zeiteinheit fließt, proportional zum Temperaturgefälle ist.
Der Seebeck-Effekt bezieht sich auf das Phänomen, dass bei einem Temperaturunterschied an den beiden Enden einer Substanz eine Spannung zwischen den beiden Enden erzeugt wird. Die innere Struktur des Wärmeflusssensors besteht aus N- und P-Halbleitern, die den Seebeck-Effekt aufweisen, und aus ungleichen Metallen wie Kupfer und Chrom-Aluminium, die in Thermoelementen verwendet werden, die abwechselnd in Reihe geschaltet sind, sodass, obwohl jedes einzelne Element nur eine kleine Spannung erzeugt, die Spannung durch mehrfache Addition verstärkt wird und eine Erfassung erfolgt.
Weitere Informationen zu Wärmeflusssensoren
Verwendung von Wärmeflusssensoren
Wärmeflusssensoren müssen entsprechend dem Einbauort ausgewählt werden. Prüfen Sie bei der Verwendung des Sensors die Ober- und Untergrenzen der nutzbaren Temperatur und verwenden Sie ihn unter Bedingungen innerhalb des angegebenen Bereichs. Die Verwendung unter Temperaturbedingungen außerhalb des Bereichs kann zum Ablösen der Klebefläche oder zu anderen Problemen führen.
Befestigen Sie den Wärmeflusssensor an dem zu messenden Objekt, indem Sie ihn in die Installationsfläche einbetten oder an der Installationsfläche befestigen. Das Anbringen des Wärmeflusssensors am Messobjekt verursacht Fehler durch den thermischen Kontaktwiderstand. Um diesen zu verringern, werden Klebstoffe oder Silikonfett mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet, die entsprechend ausgewählt werden sollten, je nachdem, ob eine langfristige oder kurzfristige Installation erforderlich ist.
Bei der Befestigung ist darauf zu achten, dass die Montagefläche frei von Luft und Fremdkörpern ist. Beachten Sie, dass vor dem Einbau des Wärmeflusssensors die Richtung des Wärmeflusses und die Polarität des Wärmeflusszählerausgangs durch Anlegen einer Temperaturdifferenz am Wärmeflusszähler überprüft werden sollte.