Die Erfindung bezieht sich auf einen Widerstandstemperatursensor und auf ein Messgerät mit einem solchen Widerstandstemperatursensor.

Aus dem Stand der Technik sind temperaturabhängige Widerstände, Anordnungen umfassend mehrere solche Widerstände und Messgeräte, die solche Widerstände zur Erfassung einer

Prozessgröße, insbesondere der Temperatur, verwenden, bekannt geworden. So offenbart bspw. die Offenlegungsschrift EP 0828146 A1 eine selbstüberwachende

Temperaturmessvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Widerstandselement mit positivem bzw. negativem Widerstandskoeffizienten. Die beiden Widerstandselemente liegen in parallelen Strompfaden, wovon einer eine Diode beinhaltet, die den Stromfluss in nur eine Richtung ermöglicht. Durch einen entsprechenden Schaltkreis, der periodisch eine an den Strompfaden angelegte Spannung ändert, insbesondere umpolt, werden dann die Widerstände der beiden

Widerstandselemente bestimmt.

Auch aus dem Gebrauchsmuster DE 202004021438 U1 ist eine Anordnung von Sensorelementen bekannt geworden. Die Sensorelemente weisen dabei elektrische Impedanzen auf, die sich bzgl. ihres Temperaturkoeffizienten unterscheiden und thermisch miteinander und mit dem zu messenden Medium gekoppelt in einem Sensorkopf integriert sind.

Aus der Offenlegungsschrift DE 102006005393 A1 ist ein Widerstandstemperatursensor bekannt geworden, der aus einer ersten und einer zweiten bspw. in Dünnfilmtechnik hergestellten

Sensoreinheit besteht, wobei die Sensoreinheiten in parallel zueinander verlaufenden Ebenen übereinander angeordnet sind, um einen kompakten Aufbau des Widerstandstemperatursensors zu ermöglichen.

Diese Anordnungen benötigen aber aufgrund der getrennt ausgeführten Temperatursensoren eine aufwendige Verkabelung sowie einen erhöhten Platzbedarf bzw. sind zumindest nicht ohne weiteres zur Selbstüberwachung und/oder Selbstkalibrierung geeignet. Außerdem sollen Messgeräte, die bspw. in einer Anlage der Prozessautomatisierungstechnik installiert sind, den eigentlichen Prozess nicht stören, daher, aber auch um die Kosten bspw. zur Herstellung der Messgeräte zu reduzieren, wird eine weitere Miniaturisierung und Vereinfachung angestrebt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte Vorrichtung zur Temperaturmessung vorzuschlagen, die die o.g. Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Widerstandstemperatursensor sowie ein Messgerät mit einem solchen Widerstandstemperatursensor gelöst. Hinsichtlich des Widerstandstemperatursensors wird die Aufgabe durch einen

Widerstandstemperatursensor mit einem ersten Temperatursensorelement und einem zweiten Temperatursensorelement gelöst, welches erste Temperatursensorelement eine erste Messstrecke aufweist und welches zweite Temperatursensorelement eine zweite Messstrecke aufweist, wobei die erste und die zweite Messstrecke auf einem Substrat verlaufen, wobei das Substrat eine anisotrope thermische Ausdehnung mit wenigstens zwei sich voneinander unterscheidenden

Ausdehnungsrichtungen aufweist, und wobei sich eine Projektion der ersten Messstrecke auf die Ausdehnungsrichtungen von einer Projektion der zweiten Messstrecke auf die

Ausdehnungsrichtungen unterscheidet.

Anstelle des Substrats kann auch ein beliebiges anderes Trägerelement mit einer anisotropen thermischen Ausdehnung verwendet werden. Durch verwenden zweier unterschiedlicher

Temperatursensorelemente, kann gewährleistet werden, dass eine ggfs. auftretende Drift des Widerstandstemperatursensors erkannt und/oder diagnostiziert werden kann. Außerdem kann beim Ausfall eines der Temperatursensorelemente die Bestimmung der Temperatur auch mit dem anderen der Temperatursensorelemente fortgesetzt werden. Das erste bzw. das zweite

Temperatursensorelement kann also zum Überwachen des zweiten bzw. des ersten

Temperatursensorelements eingesetzt werden. Über die erste bzw. die zweite Messtrecke kann ein Wert und/oder ein Verlauf einer physikalischen Größe, hier der Temperatur, ermittelt werden. Die vorliegende Erfindung schlägt demnach vor, verschieden verlaufende Messstrecken zur Temperaturbestimmung zu verwenden. Weiterhin wird durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagen, die Messstrecken auf einem Substrat mit einer anisotropen, d.h. richtungsabhängigen, thermischen Ausdehnung verlaufen zu lassen. Dafür kann das Substrat wenigstens zwei Richtungen mit einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung aufweisen. Das erste und das zweite Temperatursensorelement können also bspw. aus demselben Substrat bestehen, unterscheiden sich aber bzgl. der Messstrecken, die auf dem Substrat verlaufen. Dadurch ergibt sich auch, dass sich die erste und die zweite Messstrecke bzgl. der Projektion auf die Ausdehnungsrichtungen unterscheiden. Die Messstrecken können bspw. so verlaufen, dass sich die Komponenten der Messstrecken bzgl. der durch die Ausdehnungsrichtungen vorgegebenen Richtungen voneinander unterscheiden. Dadurch erfahren die Messstrecken, eben aufgrund des zugrunde liegenden Substrats mit anisotroper thermischer Ausdehnung, also auch eine thermische Ausdehnung und der über die jeweilige Messstrecke vorliegende Widerstand verändert sich. Dabei kann ferner ausgenutzt werden, dass der Widerstand der ersten Messstrecke und der zweiten Messstrecke eben aufgrund des Substrats mit anisotroper thermischer Ausdehnung sich nicht mit der gleichen Rate ändert, da ja auch bspw. der Temperaturausdehnungskoeffizienten des Substrats richtungsabhängig ist und sich je nach Richtung voneinander unterscheiden. Dies kann im

Wesentlichen durch die Wärmeausdehnung des Substrats bedingt sein. Das Substrat kann also bspw. einen richtungsabhängigen Längenausdehnungskoeffizienten oder einen

richtungsabhängigen Raumausdehnungskoeffizienten aufweisen. Die Größe dieses Effekts, d.h. der Wärmeausdehnung, kann dabei vom verwendeten Material aus dem das Substrat besteht abhängig sein. Die Wärmeausdehnung bzw. der Wärmeausdehnungskoeffizient selbst kann auch

temperaturabhängig sein. Schreibt man einer der Ausdehnungsrichtungen bspw. einen ersten Vektor zu und schreibt man bspw. der ersten Messstrecke einen zweiten Vektor zu, so ist die Projektion des zweiten Vektors auf den ersten Vektor durch den Vektor der in Richtung des ersten Vektors verläuft gegeben, der durch den Fußpunkt des Lotes des ersten Vektors, welches Lot vom Endpunkt des zweiten Vektors begrenzt wird. Selbstverständlich können auch mehrere Vektoren, die bspw. den Verlauf der ersten bzw. zweiten Messtrecke beschreiben, auf die Ausdehnungsrichtungen projiziert werden. Diese

Projektion oder auch nur die Länge des projizierten Vektors kann zu einem Vergleich herangezogen werden, durch den bestimmt wird, ob die erste und die zweite Messtrecke sich hinsichtlich ihrer Projektion auf die Ausdehnungsrichtungen voneinander unterscheiden. In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors bestehen das erste und/oder das zweite Temperatursensorelement aus wenigstens einer Dünnfilmbeschichtung, welche

Dünnfilmbeschichtung auf das Substrat aufgebracht ist. Die Dünnfilmbeschichtung kann dabei durch ein herkömmliches aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren, bspw. mittels physikalischem und/oder chemischen Gasabscheidungsverfahren auf das Substrat aufgebracht werden. Die Dicke der Dünnfilmschicht kann dabei im Mikrometerbereich (μιτι) liegen, insbesondere auch kleiner als 1 μιτι (1 fJ ⁶ m) sein. Unter Dünnfilmbeschichtung sollen nicht nur Beschichtungen verstanden werden, die durch additive Prozess wie bspw. Sputtern hergestellt werden, sondern auch Beschichtungen, die durch subtraktive Prozesse wie bspw. Ätzen entstehen. In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors bildet die Dünnfilmbeschichtung einen Dünnfilmwiderstand. Somit kann eine, insbesondere eine einzige, insbesondere

zusammenhängende, Dünnfilmbeschichtung genutzt werden, auf der zwei Messstrecken definiert sind. Dadurch kann ein kompakter Widerstandstemperatursensor hergestellt werden, der sich zudem selbst kalibrieren und/oder überwachen kann. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, dass sich die auf das Substrat aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung bei einer Ausdehnung des Substrats ebenfalls ausdehnt bzw. schrumpft und sich dadurch der elektrische Widerstand der ersten und der zweiten Messstrecke ändert.

In einer anderen Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors bestehen die erste Messtrecke aus einem ersten Dünnfilmwiderstand und die zweite Messtrecke aus einem zweiten

Dünnfilmwiderstand, wobei der erste und der zweite Dünnfilmwiderstand auf unterschiedlichen Oberflächenbereichen des Substrats aufgebracht sind. Die erste Messtrecke kann demnach auch auf einer anderen Dünnfilmschicht, insbesondere in verschiedenen Oberflächenbereichen des Substrats, aufgebracht sein als die zweite Messstrecke. Bspw. können die Dünnfilmwiderstände und die zugehörigen Messstrecken und die zugehörigen Temperatursensorelemente auf gegenüberliegenden Seiten des Substrats aufgebracht sein.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors verlaufen die erste bzw. die zweite Messstrecke so auf dem Substrat, dass die erste Messstrecke gegenüber der zweiten Messstrecke aufgrund der anisotropen thermischen Ausdehnung des Substrats eine unterschiedliche thermische Ausdehnung erfährt. Bspw. kann das Substrat in einer Richtung eine thermisch bedingte Kontraktion und in einer anderen Richtung eine thermische bedingte Expansion erfahren. Dies kann sich dann auch auf die erste und die zweite Messstrecke bzw. die auf dem Substrat aufgebrachte

Dünnfilmbeschichtung in o.g. Weise auswirken.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors verläuft die erste Messstrecke zumindest abschnittsweise entlang einer Ausdehnungsrichtung auf dem Substrat, die gegenüber einer

Ausdehnungsrichtung entlang derer die zweite Messstrecke verläuft eine unterschiedliche thermische Ausdehnung aufweist.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors sind mindestens ein erstes und ein zweites Paar elektrischer Kontakte vorgesehen, vermittels welcher Kontakte die erste und/oder die zweite Messstrecke kontaktierbar ist. Eines der Temperatursensorelemente kann also im

Wesentlichen aus dem Substrat, der darauf aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung, der vermittels der Dünnfilmbeschichtung definierten Messtrecke sowie den Kontakten zur Kontaktierung der

Dünnfilmschicht bestehen. Der vorgeschlagen Widerstandstemperatursensor kann dann aus mindestens zwei, bevorzugt aus genau zwei, solcher Temperatursensorelemente bestehen. Die erste bzw. zweite Messstrecke verläuft dabei zwischen dem ersten bzw. zwischen dem zweiten paar von elektrischen Kontakten.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors sind die erste bzw. die zweite

Messtrecke durch das erste bzw. das zweite Paar elektrischer Kontakte vorgegeben. Durch die Positionierung der Kontakte auf der Dünnfilmbeschichtung könne die Messstrecken definiert werden. So können das erste Paar elektrischer Kontakte durch die die erste Messstrecke definiert wird bspw. an gegenüberliegenden Enden der Dünnfilmbeschichtung angeordnet werden. Ebenso kann das zweite Paar von Kontakten an gegenüberliegenden Enden der Dünnfilmbeschichtung angeordnet sein.

Außerdem können die Kontakte so angeordnet sein, dass eine bspw. gedachte Verbindungslinie zwischen dem zweiten Paar elektrischer Kontakte eine bspw. gedachte Verbindungslinie zwischen dem ersten Paar von Kontakten sich in einem Winkel α (alpha) schneiden, wobei der Winkel α bevorzugt in Abhängigkeit der Ausdehnungsrichtungen des anisotropen Substrats gewählt wird, und besonders bevorzugt zwischen 20° und 160° liegt. Die bspw. gedachten Verbindungslinien können dabei bevorzugt mit den Ausdehnungsrichtungen des Substrats mit anisotroper thermischer Ausdehnung übereinstimmen. In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors sind die elektrischen Kontakte so auf dem Substrat angeordnet, dass die erste Messstrecke gegenüber der zweiten Messtrecke eine unterschiedliche thermische Ausdehnung erfährt.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors sind die elektrischen Kontakte an jeweils im Wesentlichen gegenüberliegenden Enden der wenigstens einen Dünnfilmbeschichtung vorgesehen.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors liegen die Kontakte an einer einzigen auf dem Substrat aufgebrachten Dünnfilmbeschichtung an.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors liegen die Kontakte an unterschiedlichen, insbesondere voneinander getrennten, Dünnfilmbeschichtungen auf dem Substrat an.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors weist die erste und/oder die zweite Dünnfilmbeschichtung eine Stärke von 0,5 μιη bis 10 μιη auf.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors weist das Substrat eine Stärke von 300 μιτι bis 2 mm auf.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors weist das Substrat eine erste

Ausdehnungsrichtung a auf, in welcher eine thermische Ausdehnung erfolgt, wobei das Substrat eine zweite Ausdehnungsrichtung c aufweist, in welcher eine thermische Ausdehnung erfolgt,

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors ist die thermische Ausdehnung in der zweiten Ausdehnungsrichtung c geringer als die thermische Ausdehnung in der ersten

Ausdehnungsrichtung a.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors erfolgt entlang der Ausdehnungsrichtung a des Substrats eine thermisch bedingte Expansion und entlang der Ausdehnungsrichtung c des Substrats eine thermisch bedingte Kontraktion.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors erfährt die erste und/oder die zweite Dünnfilmbeschichtung aufgrund der thermischen Ausdehnung des Substrats entlang der

Ausdehnungsrichtung a eine Expansion und entlang der Ausdehnungsrichtung c eine Kontraktion. In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors besteht die wenigstens eine

Dünnfilmbeschichtung aus einem einzigen Material.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors weist das Material aus dem die wenigstens eine Dünnfilmbeschichtung besteht, im Wesentlichen denselben thermischen

Widerstands- bzw. Ausdehnungskoeffizienten auf. In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors besteht das Substrat aus einem anisotropen kristallinen Material.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors besteht das Substrat im Wesentlichen aus anisotropen beta-Eukryptit, LiAISi04 oder einem Lithium-Aluminium-Silikat.

In einer Ausgestaltung des Widerstandstemperatursensors weist das Substrat eine rechteckige, prismatische, ellipsoide oder kreisförmige Form auf. Hinsichtlich des Messgeräts wird die Aufgabe durch ein Messgerät zur Bestimmung einer

Temperatur mit einem Widerstandstemperatursensor nach einer der vorherigen Ausgestaltungen gelöst.

In einer Ausgestaltung des Messgeräts dienen die erste und die zweite Messstrecke dazu, eine umgebungsseitig vorliegende Temperatur zu bestimmen.

In einer Ausgestaltung des Messgeräts dienen die Widerstandsmessungen über die erste und die zweite Messstrecke zur Diagnose des Widerstandstemperatursensors bzw. des Messgerätes. In einer Ausgestaltung des Messgeräts verfügt das Messgerät über eine Regel-/Auswerteeinheit, die dazu dient, die über die erste Messstrecke und über die zweite Messstrecke gemessenen

Widerstände miteinander zu vergleichen.

In einer Ausgestaltung des Messgeräts weist das Messgerät zwei Messsignaleingänge auf, die dazu dienen das erste Temperatursensorelement und das zweite Temperatursensorelement mit der bspw. in einem Messumformer integrierten Regel-/Auswerteeinheit zu verbinden.

Ferner kann die Aufgabe durch ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung und/oder zum Betreiben eines Widerstandstemperatursensor bzw. eines Messgerätes gelöst werden. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass vermittels des ersten und des zweiten Temperatursensorelements jeweils eine Teil Information, aus welcher sich insgesamt die

Prozessgröße bestimmen lässt, ermittelt wird. Bei der Prozessgröße kann es sich bspw. um die Abweichung des Messsignals des ersten Temperatursensorelements von dem Messsignal des zweiten Temperatursensorelements handeln, wie es bspw. bei einer Kalibrierung verwendet wird.

Ferner kann der Widerstandstemperatursensor und/oder wenigstens das erste und/oder das zweite Temperatursensorelement als Heizelement dienen und/oder betrieben werden. Bspw. kann dann die anisotrope Ausdehnung des Substrats ausgenutzt werden, um den Widerstandstemperatursensor zu kalibrieren. Der Widerstandstemperatursensor kann dabei ferner auch als Heizelement eines thermischen Durchflussmessgerätes dienen. Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 : eine Draufsicht auf einen Widerstandstemperatursensor gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2: eine Draufsicht auf einen Widerstandstemperatursensor in einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei das Substrat eine anisotrope thermische Ausdehnung aufweist,

Fig. 3: einen Widerstandstemperatursensor in einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, wobei die Messstrecke mäanderförmig verläuft,

Fig. 4: einen Widerstandstemperatursensor in einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden

Erfindung, mit einer ebenfalls mäanderförmig verlaufenden Messstrecke,

Fig. 5: eine schematische Darstellung der kristallinen Struktur eines anisotropen Substrats bei

Normaltemperatur,

Fig. 6: eine schematische Darstellung der kristallinen Struktur des anisotropen Substrats bei gegenüber Normaltemperatur erhöhter Temperatur,

Fig. 7: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Ausgestaltung der

vorgeschlagenen Erfindung, wobei der Dünnfilmwiderstand von einem inertisierenden

Einbettungsmaterial und einer Substratabdeckung umgeben ist,

Fig. 8: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine andere Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindung, bei der der Dünnfilmwiderstand lediglich von einem inertisierenden Einbettungsmaterial umgeben ist,

Fig. 9: eine schematische Darstellung zweier Messaufnehmer, die an einen Messumformer angeschlossen sind, Fig. 10: eine schematische Darstellung eines Messaufnehmers mit eingebautem Messumformer, und

Fig. 1 1 : eine schematische Darstellung einer Gerätearchitektur in einer industriellen Anlage. Figur 1 zeigt einen Widerstandstemperatursensor gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist auf einem Substrat 1 eine Dünnfilmschicht 2 aufgebracht, die über elektrische Kontakte 31 kontaktierbar ist. Durch die Kontakte 31 wird eine Messtrecke auf der Dünnfilmschicht 2 definiert. Die Messtrecke verläuft dabei zwischen den Kontakten 31. Die Messtrecke weist einen sog. Dünnfilmwiderstand auf. Die Messtrecke und der sog. Dünnfilmwiderstand unterliegen dabei der thermischen Ausdehnung des zugrunde liegenden Substrats 1. Ein Dünnfilmwiderstand ist allgemein eine Widerstandsart, die bspw. bei integrierten Schaltungen verwendet wird und aus einer dünnen Schicht aus widerstandsbehaftetem Material ausgebildet ist. Zum Ausbilden von Dünnfilmwiderständen können zahlreiche widerstandsbehaftete Materialien verwendet. Das Verhalten von solchen Dünnfilmwiderständen ist durch eine Anzahl von Parametern definiert, die den Widerstandswert, die Widerstandstoleranz und den Temperaturkoeffizienten des Widerstands (TCR) (das Ausmaß der Widerstandsänderungen bei einer Temperaturänderung) umfassen.

Der in Figur 1 gezeigte Widerstand wird in Vier-Leiter-Technik gernessen, d.h. zwischen zwei der Anschlussleitungen 5 fließt ein Strom, während zwischen den beiden anderen Anschiussieitungen öiediglich eine Spannung abgegriffen wird, diese also im Wesentlichen stromfrei sind.

Das im Ausführungsheispiel gemäß Figur 1 verwendete Substrat 1 weist eine isotrope thermische Ausdehnung aus, so dass bei einer Temperaiuränderung die Ausdehnung des Materials unabhängig von der räumlichen Orientierung erfolgt.

Figur 2 zeigt einen Widerstandstemperatursensor 10 gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Der Widerstandstemperatursensor 10 dient dabei zur Temperaturmessung und weist eine Dünnfilmbeschichtung 2 einer Stärke zwischen 0,5 und 10 Mikrometer aus leitfähigen metallischen oder übergangsmetallhaltigen oder kohlenstoffhaltigen, oder Carbon-Nano-Tubes-haltigen

Beschichtungsmaterialien auf, die auf einem flächigen Trägersubstrat 1 einer Stärke zwischen 300 Mikrometern und 2 mm aufgetragen sind, wobei das Trägersubstrat 1 anisotrope thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei die anisotropen Substratoberfläche eine bevorzugte Richtung a besitzt, bei der eine verstärkte thermische Ausdehnung in Richtung a' auftritt und in der zu a senkrechten Richtung c, die in der selben Ebene liegt, beim Erwärmen eine Kontraktion in

Richtung c' vorliegt oder nur eine geringere thermische Ausdehnung verglichen mit der Ausrichtung a vorliegt, wodurch die verbundene Dünnfilmbeschichtung in Richtung a' eine Ausdehnung und in Richtung c' eine Zusammenziehung erfährt. Der Widerstandstemperatursensor 10 kann weiterhin ein oder mehrere Dünnfilmsegmente bspw. desselben Beschichtungsmaterials 2 mit demselben thermischen Widerstandskoeffizient aufweisen, die jeweils in der Ausrichtung a und in der Ausrichtung c auf dasselbe anisotrope Trägersubstrat 1 aufgetragen sind. Die in Figur 2 gezeigte Dünnfilmbeschichtung 2 ist an gegenüber liegenden Enden in den Ausrichtungen von a und von c mit zwei oder mehreren elektrischen Anschlüssen in Form elektrischer Kontakte 6, 7 kontaktiert. Über die dadurch gebildeten Messpfade können

Widerstandsmessungen durch die Kontaktierungen 6 an verschiedenen Beschichtungsabschnitten an demselben Beschichtungsmaterial 2 mit demselben thermischen Widerstandskoeffizienten auf einem anisotropen Substrat 1 für eine messtechnische Differenzbewertung verwendet werden. Das zu diesem Zweck verwendete Substrat 1 kann aus einem anisotropen kristallinen Material, z.B. einem Substrat 1 aus anisotropen kristallinen ß-Eukryptit, LiAISi04, einem Lithium-Aluminium-Silikat, bestehen. Das Substrat 1 kann zu diesem Zweck auch eine rechteckige, prismatisch, ellipsoide oder kreisförmige flächige Formgebung aufweisen. So ist in Figur 3 ein Substrat mit einer im

Wesentlichen kreisförmigen Kontur und in Figur 4 mit einer im Wesentlichen quadratischen Kontur gezeigt. Allgemein kann das Trägersubstrat 1 aus wenigstens einem anisotropen Material bestehen, das mindestens in einer Vorzugsrichtung eine negative thermische Expansion aufweist. Die insbesondere flächenförmigen Leiterbahnen 72 können vom Substrat 1 , wie in Figur 7 und Figur 8 gezeigt, U-förmig umkleidet werden, wobei das Trägersubstrat dabei die Leiterbahnen 72 an den Seiten überragt. Die Leiterbahn(en) 72 können auch, vgl. Figur 7, vom anisotropen Substratmaterial 71 vollkommen umschlossen sein, wobei das die Leiterbahn 72 aufnehmende

Trägersubstratbasisteil 71 mit einer zusätzlichen Substratflachteil 3 abgedeckt wird, das eine gleichsinnige anisotrope Ausrichtung wie das Basismaterial 71 aufweist. Andererseits kann wie in Figur 8 gezeigt die Leiterbahn 2 einfach mit einem Einbettungsmaterial„gedeckelt" sein.

Außerdem können beide Oberflächen des anisotropen Trägersubstrates 1 mit Leiterbahnen 2, 32, 42 ausgestattet sein.

Wie in Figur 3 und Figur 4 gezeigt, kann die Beschichtung aus mäanderförmigen, abgerundet abgewinkelten Leiterbahnen 32, 42 bestehen. Die Leiterbahnen 32, 42 können einen rechteckigen Querschnitt oder einen oval abgerundeten Querschnitt aufweisen.

Der Widerstandstemperatursensor 10 kann mehrschichtig zusammengesetzt sein, wobei ein mehrschichtiger, sandwich-artiger Aufbau mit planaren Anteilen aus anisotropen Trägersubstrat 1 und leitfähigen Dünnfilmbeschichtungen 2 besteht, die mit einem inertisierenden dielektrisch isolierenden Einbettungsmaterial 4 eingefasst sind.

Figur 5 und Figur 6 zeigen eine schematische Darstellung der Kristallinen Struktur des Materials aus dem das Substrat 1 besteht. Das Substrat 1 weist dabei zwei Hauptausdehnungsrichtungen aus, entlang derer das Substrat 1 bei einer Temperaturänderung eine Längenänderung erfährt. In Richtung a erfährt das Substrat eine Ausdehnung, während es in Richtung c eine Kontraktion erfährt. Dies ist durch die Strecken a' und c' in Figur 6 dargestellt. Auch die auf dem Substrat aufgebrachte Dünnfilmbeschichtung 2 erfährt daher eine vergleichbare Ausdehnung, woraufhin sich der elektrische Widerstand der Dünnfilmbeschichtung 2 ortsabhängig, bzw. entsprechend dem Verlauf der jeweiligen Messstrecke, verändert. Figur 9 zeigte eine schematische Darstellung zweier Messaufnehmer MA1 , MA2, die bspw. zur Überwachung einer Prozessgröße an einen Prozess, der in einer Leitung oder einem sonstigen Behälter abläuft, angeschlossen sind. Bei den Messaufnehmern MA1 , MA2 kann es sich bspw. um die erfindungsgemäßen Widerstandstemperatursensorenl O handeln, es können aber auch andere Sensoren verwendet werden. Die Firma Endress+Hauser ist Hersteller einer umfangreichen Palette von Widerstandsthermometern, Thermoelementen und den dazu passenden Schutzrohren S. Diese Sensoren werden in ein Schutzrohr S eingeführt welches dem Prozess ausgesetzt ist. Die von den jeweiligen Sensoren über Anschlussleitungen K1 , K2 übertragenen Messsignale werden einem Messumformer AE zugeführt, der wie im in Figur 9 gezeigten Fall abgesetzt von dem

Messaufnehmer MA1 bzw. MA2 sein kann. Der Messaufnehmer AE verfügt zu diesem Zweck über zwei Messsignaleingänge, die über Kabel mit den entsprechenden Anschlüssen der Messaufnehmer verbunden sind. Bei den Messsignaleingängen kann es sich um 2-Leiter, 3-Leiter oder 4-Leiter- Anschlüsse handeln. So dass die Messsignaleingänge optimal entsprechend einem

Messsignalabgriff des verwendeten Temperatursensorelements abgestimmt werden können. Denn wie bereits erwähnt kann der Widerstand eines Widerstandstemperatursensors in 2-, 3- oder 4- Leiter-Messung abgegriffen werden.

Durch den Messumformer AE können die Messsignale ausgewertet und ggf. Fehlermeldungen, wie bspw. im Fall einer Drift eines der Messaufnehmer oder beider Messaufnehmer MA1 , MA2, ausgegeben werden. Andererseits kann das Messsignal, welches zur Aufbereitung und/oder Weiterverarbeitung, d.h. Messwertgewinnung verwendet wird, temperaturabhängig ausgewählt werden.

Insbesondere kann durch ein sog. Sensor-Transmitter-Matching eine hohe Genauigkeit der

Messstelle, vor allem aber des Messgerätes, das aus Messaufnehmer MA1 , MA2 und

Messumformer AE besteht, erreicht werden. Dafür wird der Ausgang eines

Widerstandstemperatursensors 10 linearisiert. Dies kann bspw. anhand der Callendar-van-Dusen- Gleichung geschehen:

R _T = R _o (\ + A - T + B■ T ² + (T - 100) · C■ T ³ )

dabei ist T die Temperatur, R _T der gemessene ohmsche Widerstand, R0 der ohmsche Widerstand bei 0°C. Die Koeffizienten A, B, C dienen zur Anpassung des Temperatursensorelements und dem Messumformer AE. Dabei kann ein erster Satz von Koeffizienten A, B, C zur Anpassung des ersten Temperatursensorelements und ein zweiter Satz von Koeffizienten Α', B', C zur Anpassung des zweiten Temperatursensorelements eines erfindungsgemäßem Widerstandstemperatursensors 10 vorgesehen sein. Die Koeffizienten können bei einer Kalibrierung der Temperatursensorelemente bzw. des Widerstandstemperatursensors 10 ermittelt und bspw. in dem Messumformer AE hinterlegt werden.

Figur 10 zeigt im Unterschied zu Figur 9 nur einen Messaufnehmer MA. Der Messaufnehmer MA verfügt über einen eingebauten Messumformer AE, einen sog. Temperaturkopftransmitter. Bei dem Temperaturkopftransmitter handelt es sich bspw. um ein Zweileiter-Messgerät mit bspw. zwei Messeingängen und einem Analogausgang A. Der Messaufnehmer MA kann ein

Temperatursensorelement, wie bspw. das in Figur 1 gezeigte, oder über zwei

Temperatursensorelemente, wie z.B. den in Figur 2 gezeigten erfindungsgemäßen

Widerstandstemperatursensor 10, verfügen. Im Fall von zwei Temperatursensorelementen können diese bspw. redundant ausgelegt werden. Die beiden Messeingänge des Messumformers AE können daher zum Anschließen eines Messaufnehmers MA mit einem erfindungsgemäßen

Widerstandstemperatursensorelement, das über zwei Temperatursensorelemente verfügt, dienen. Dabei kann also das erste Temperatursensorelement an den ersten Messeingang und das zweite Temperatursensorelement an den zweiten Messeingang angeschlossen werden. Die Messsignale der beiden Temperatursensorelemente können in dem Messumformer AE (vor-)verarbeitet werden und/oder bereits diagnostische Funktionen ausgeführt werden. So kann der Messumformer AE, d.h. Temperaturkopftransmitter z.B. einen Leitungsbruch, -kurzschluss, -korrosion sowie

Verdrahtungsfehler sicher erkennen. Außerdem kann vom Messumformer AE der Arbeitsbereich des Messaufnehmers MA und die Umgebungstemperatur überwacht werden. Außerdem kann die Korrosion der Messaufnehmeranschlussleitungen, die zum Verbinden des Messaufnehmer MA mit dem Messumformer AE dienen, überwacht werden, z.B. wenn Leitungswiderstände plausible Grenzen überschreiten. In einem solchen Fall kann bspw. eine entsprechende Fehlermeldung über den Analog-Ausgang, der bspw. ein 4..20 mA Ausgangssignal oder das HART-Protokoll verwendet, ausgegeben werden.

Ferner kann entweder in der Ausgestaltung gemäß Figur 9 oder Figur 10 aufgrund der beiden Messsignaleingänge eine sog. Sensor-Backup-Funktion vorgesehen sein, die auf das zweite Temperatursensorelement schaltet und dieses bspw. zur Ausgabe über den analogen Ausgang bringt, falls das erste Temperatursensorelement ausfällt. Auch können die beiden Messeingänge dazu dienen, auf das erste und das zweite Temperatursensorelement zu schalten, falls die beiden Temperatursensorelemente in verschiedenen Temperatur- bzw. Messbereichen eingesetzt werden sollen oder für den Einsatz in verschiedenen bei unterschiedlichen Temperaturen vorgesehen sind. Wie bereits erwähnt, kann auch eine Driftwarnung in Form eines Alarms vorgesehen sein, die bei einer Abweichung, die außerhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, ausgegeben wird.

Zusammen mit den genannten Komponenten bildet der Temperaturkopftransmitter die

Gesamtmessstelle für verschiedenste Einsatzbereiche im industriellen Umfeld.

Figur 1 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Gerätearchitektur wie sie bspw. in einer industriellen Anlage vorliegt. Das Messgerät TMT82 verfügt dabei über einen analogen Ausgang A über den es bspw. vermittels eines 4..20 mA Stromsignals und dem HART-Protokoll kommunizieren kann.

Über Verbindungsleitungen ist der analoge Ausgang A mit einem sog. Speisetrenner RN221 N verbunden, der das Messgerät TMT82 mit Hilfsenergie versorgt und ein von dem Messgerät TMT82 ausgegebenes Messsignal bspw. ein Prozessleitsystem PLC weiter übertragen.

An den Speisetrenner RN221 N können auch weitere Kommunikationsschnittstellen B, Commubox angeschlossen werden, die eine Kommunikation zwischen den mit dem Speisetrenner RN221 N verbundenen Gerätschaften SFX100, C ermöglichen. Wie in Figur 1 1 dargestellt, kann eine Bluetooth-Schnittstelle B an den Speisetrenner RN221 N angeschlossen werden, so dass mit einem Handheld SFX100, welches bspw. über eine

Anzeigeeinheit A2 verfügt, kommuniziert und insbesondere Messwerte und/oder andere prozessrelevante Daten angezeigt werden können.

Ferner kann anstatt oder parallel zu der Bluetooth-Schnittstelle eine weitere

Kommunikationsschnittstelle Commubox, bspw. der Firma Endress+Hauser, angeschlossen werden. Die weitere Kommunikationsschnittstelle Commubox ist eine bspw. eigensichere

Schnittstelle für Messumformer AE, die HART-Signale auf USB-Signale umsetzt und dadurch die Kommunikation mit einem Computer C ermöglicht. Auf einem solchen Computer C kann wiederum ein Prozessdiagose- und/oder Wartungsprogramm, wie bspw. Fieldcare der Firma Endress+Hauser ablaufen. Selbstverständlich können auch auf diesem Computer dann Messwerte und/oder prozessrelevante Daten, insbesondere auf der Anzeigeeinheit A1 , angezeigt werden.

Bezugszeichenliste

1 Trägersubstrat

2 Beschichtungsmaterial

3 Substratabdeckung

4 inertisierendes Einbettungsmaterial

5 doppelseitige Kontaktierung

6 erster Paar von Kontakten

7 zweites Paar von Kontakten

a erste Ausdehnungsrichtung

c zweite Ausdehnungsrichtung

AE Messumformer

MA Messaufnehmer

MA1 erster Messaufnehmer

MA2 zweiter Messaufnehmer

SFX 100 Handheld

B Bluetooth-Schnittstelle

Commubox USB-Schnittstelle

C Computer

PLC Prozessleitsystem

RN221 N Speisetrenner

A1 erste Anzeigeeinheit

A2 zweite Anzeigeeinheit

Fieldcare Diagnose-/Wartungsprogramm

A analoger Ausgang

S Schutzrohr

72 Leiterbahnen

32 Leiterbahnen

31 elektrische Kontakte

42 Leiterbahnen

a', c' Längenänderung in Ausdehnungsrichtung a bzw.

10 Widerstandstemperatursensor