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Dokument Type: Doctoral Thesis
Title: Aufbau eines hochgenauen Laborthermostaten
Authors: Ney, Michael 
Institute: Fachbereich 8, Chemie - Biologie 
Free keywords: Präzisionsthermostat, Temperaturstabilität, adaptive Regelung
Dewey Decimal Classification: 540 Chemie
GHBS-Clases: UZS
Issue Date: 2002
Publish Date: 2005
Abstract: 
Ziel der Arbeit war die Konstruktion eines Laborthermostaten zur hochgenauen Thermostatisierung
von Messvorrichtungen. Die Temperaturstabilität sollte im Bereich eines
Millikelvins oder darunter liegen. Dabei sollte eine gewisse Flexibilität gegeben sein,
d.h. der Thermostat sollte nicht nur für eine bestimmte Apparatur ausgelegt werden,
sondern bei verschiedenen Messzellen angewendet werden können. Dabei wurde
versucht, die Regelung an die jeweiligen Verhältnisse der Regelstrecke in Hinsicht auf
Tot- und Verzögerungszeiten anzupassen. Dazu wurden unterschiedliche empirische
Verfahren getestet. Weiterhin wurde versucht, aufwendigere Adaptionsverfahren zur
Optimierung der Parameter zu nutzen. Unter Verwendung von Simulationsprogrammen
wie Scilab und des Mathematikprogramms Mathematica wurde versucht, ein Modell zu
erstellen, mit dessen Hilfe z.B. Reaktionen des Thermostates auf Sollwertänderungen
nachvollzogen werden können.
An einer Apparatur zur Messung des Cotton-Mouton-Effektes wurde eine Messreihe
über einen größeren Temperaturbereich aufgenommen, wobei der Thermostat zur
Temperierung der Messzelle benutzt wurde. Es gelang auf diese Weise näher an den
isotrop-nematischen Phasenübergang eines Flüssigkristalls heranzukommen, als es mit
handelsüblichen Thermostaten möglich war.
Die sehr große Temperaturabhängigkeit der Cotton-Mouton Konstante in der Nähe der
Phasenumwandlung ist ein guter Indikator für die Temperaturstabilität eines Thermostaten.

The aim of this work was the development of a laboratory thermostat for the highly
precise temperature control. The fluctuation of the temperature should be less than a
millikelvin. The thermostat was designed to control the temperature of various measuring
devices. To achieve this, the parameters of the controller had to be ajusted to
different properties of the controlled system, such as various dead-times or delay-times.
For this purpose, different empirical methods were tested. Further it was tried to optimise
the parameters in a more theoretical way. This was attempted by using the simulation
program Scilab and the mathematics program Mathematica. With the aid of those
programs, a model could be developed wich allows e.g. to investigate reactions of the
thermostat to changes in the nominal value of the temperature or external disturbances.
The Cotton-Mouton-Effekt is very sensitive to changes in temperature near the
isotropic- nematic phase-transition of a liquid crystal. So it can be used to test the
performance of a thermostat.With an equipment for the measurement of the Cotton-
Mouton effect a series of measurements was accomplished over a larger temperature
range. It could be shown that it was possible to get closer to the phase transition, than it
was possible with commercial thermostats.
URN: urn:nbn:de:hbz:467-315
urn:nbn:de:hbz:467-315
URI: https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/31
License: https://dspace.ub.uni-siegen.de/static/license.txt
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