Расширение диапазона измерения температуры для измерителей температуры многоканальных прецизионных "Термоизмеритель ТМ-12" и "Термоизмеритель ТМ-12м"

Для расширения диапазона измеряемой температуры измерителей температуры многоканальных прецизионных "Термоизмеритель ТМ-12" и "Термоизмеритель ТМ-12м" разработана «Методика измерений температуры в диапазоне от минус 145 °C до 660 °C при помощи измерителей температуры многоканальных прецизионных "Термоизмеритель ТМ-12", "Термоизмеритель ТМ-12м" и термопреобразователей сопротивления из платины».

Методика регламентирует измерения температуры с использованием измерителя температуры многоканального прецизионного "Термоизмеритель ТМ-12м.4" или "Термоизмеритель ТМ-12м.5" или "Термоизмеритель ТМ-12.4" (далее – измеритель температуры), имеющего нормированные метрологические характеристики в диапазоне измеряемых температур от минус 50 °C до 200 °C, и платиновых термопреобразователей сопротивления (ТС) по ГОСТ 6651, имеющих нормированные метрологические характеристики в более широком диапазоне измерений температуры.

Методика аттестована в соответствии с ГОСТ Р 8.563, Свидетельство № 164-01.00249-2013, ФГУП "СНИИМ" - СИБИРСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ МЕТРОЛОГИИ, г. Новосибирск.

Методика зарегистрирована в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений под номером ФР.1.32.2013.14806.

Право тиражирования и реализации принадлежит ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" и ФГУП "СНИИМ".

Измеритель температуры, помимо измерения температуры с учётом индивидуальных статических характеристик (ИСХ) ТС, обеспечивает возможность измерения температуры с использованием НСХ ТС с нормированной погрешностью преобразования сопротивления ТС в значение температуры по НСХ. Тип НСХ, по которому осуществляется преобразование сопротивления ТС в температуру, выбирают для каждого из 12 каналов измерителя температуры в его сервисном меню.

Расширение диапазона измерений температуры возможно при условии, что измеряемая температура находится в допускаемом диапазоне измерений температуры применяемых ТC и в сервисном меню измерителя температуры выбраны определённые НСХ ТС, заведомо отличные от НСХ ТС применяемых в действительности, за счёт чего известным образом изменяется ток, протекающий через ТС при измерениях, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 –	Соответствие диапазонов измеряемой температуры и сопротивления
	а) при обычном диапазоне измерений; б) при расширении диапазона измерений в область низких температур; в) при расширении диапазона измерений в область высоких температур

Расширение диапазона измерения (при условии, что измеряемая температура находится в диапазоне измерения температуры применяемых ТС) достигается за счёт пересчёта значений температуры вычисленных по НСХ, и отображаемых на дисплее измерителя температуры. Для этого, в зависимости от расширения диапазона измерения в сторону нижней или верхней границы, в меню измерителя температуры выбирается НСХ, имеющая соответственно меньшее или большее номинальное сопротивление, чем номинальное сопротивление НСХ подключенного ТС. В этом случае при измерении на дисплее измерителя температуры отображаются промежуточные значения температуры, которые затем пересчитываются в действительные значения с нормированной погрешностью.

Так, для измерения низкой температуры следует подключать к измерителю температуры ТС с НСХ, имеющей большее номинальное сопротивление, чем выбрано в меню прибора. Например, нижняя граница диапазона измерения измерителя температуры для ТС с НСХ 100П (Pt100) соответствует примерно 80 Ом, что по НСХ 50П (Pt50) соответствует температуре 155 °C (157 °C). Нижней границей диапазона измерения при использовании ТС с НСХ 100П (Pt100) с преобразованием сопротивления ТС в значение температуры по НСХ  50П (Pt50) при этом становится температура, равная примерно минус 147 °C (минус 149 °C).

Соответствие значений температуры измеряемому сопротивлению по НСХ при измерении низких температур проиллюстрировано в таблице 1 и на рисунке 1б.

Таблица 1

Сопротивление ТС, Ом	Температура t, °C, по НСХ ТС ГОСТ 6651 (приближённо)
	50П	100П	Pt50	Pt100
40	-50,00	-147,13	-50,77	-149,34
50	0,00	-123,28	0,00	-125,15
60	50,77	-99,12	51,57	-100,63
70	102,32	-74,69	103,94	-75,83
80	154,69	-50,00	157,17	-50,77
90	-207,92	-25,10	211,29	-25,49

Для измерения температуры выше 200 °C поступают аналогичным образом, но к измерителю температуры подключают ТС с НСХ, имеющей меньшее номинальное сопротивление, чем выбрано в меню прибора. Если использовать ТС с НСХ 50П (Pt50), выбирая в меню тип НСХ 100П (Pt100), становится возможным измерять температуру до 700 °C (верхнему пределу измерения 200 °C по НСХ 100П (Pt100) соответствует сопротивление 177,05 Ом (175,86 Ом), которое по НСХ 50П (Pt50) соответствует температуре около 707 °C (721 °C)).

Соответствие значений температуры измеряемому сопротивлению по НСХ при измерении высоких температур проиллюстрировано в таблице 2 и на рисунке 1в. Верхняя граница измеряемой температуры в этом случае ограничена значением 660 °C, поскольку при более высоких температурах допуски ТС ГОСТ 6651 не нормированы.

Таблица 2

Сопротивление ТС, Ом	Температура t, °C, по НСХ ТС ГОСТ 6651 (приближённо)
	50П	100П	Pt50	Pt100
80	154,69	-50,00	157,17	-50,77
100	262,06	0,00	266,35	0,00
120	373,23	50,77	379,49	51,57
140	488,66	102,32	497,07	103,94
160	608,85	154,69	619,64	157,17
180	734,46	207,92	747,90	211,29

Значения расширенной неопределённости результатов измерений температуры U_0,95, при использовании измерителя температуры "Термоизмеритель ТМ-12" для различных температур в диапазоне от минус 145 °C до 660 °C и ТС классов допуска АА, А, B и C по ГОСТ 6651, приведены в таблице 3.

Таблица 3

Измеряемая температура t, °C	U0,95, °C, при температуре окружающего воздуха (20±5) °C и ТС класса допуска				U0,95, °C, при температуре окружающего воздуха ниже 15 °C до 10 °C и свыше 25 °C до 35 °C, и ТС класса допуска
	AA	A	B	C	AA	A	B	C
-145	-	-	0,68	1,37	-	-	0,69	1,37
-125	-	-	0,62	1,23	-	-	0,62	1,23
-100	-	0,24	0,53	1,07	-	0,24	0,54	1,07
-75	-	0,20	0,45	0,90	-	0,21	0,45	0,90
-50	0,13	0,17	0,37	0,73	0,14	0,17	0,37	0,73
200	0,30	0,37	0,87	1,73	0,32	0,37	0,87	1,73
250	0,35	0,44	1,03	2,07	0,38	0,44	1,04	2,07
300	-	0,50	1,20	2,40	-	0,51	1,20	2,40
350	-	0,57	1,37	2,73	-	0,57	1,37	2,73
400	-	0,64	1,54	3,07	-	0,64	1,54	3,07
450	-	0,70	1,70	3,40	-	0,71	1,70	3,40
500	-	-	1,87	3,73	-	-	1,87	3,73
550	-	-	2,04	4,07	-	-	2,04	4,07
600	-	-	2,20	4,40	-	-	2,20	4,40
660	-	-	2,40	4,80	-	-	2,40	4,80

Значения расширенной неопределённости результатов измерений температуры U_0,95, при использовании измерителя температуры "Термоизмеритель ТМ-12м" для различных температур в диапазоне от минус 145 °C до 660 °C и ТС классов допуска АА, А, B и C по ГОСТ 6651, приведены в таблице 4.

Таблица 4

Измеряемая температура t, °C	U0,95, °C, при температуре окружающего воздуха (20±5) °C и ТС класса допуска				U0,95, °C, при температуре окружающего воздуха ниже 15 °C до 10 °C и свыше 25 °C до 35 °C, и ТС класса допуска
	AA	A	B	C	AA	A	B	C
-145	-	-	0,76	1,40	-	-	0,78	1,42
-125	-	-	0,68	1,27	-	-	0,70	1,29
-100	-	0,29	0,59	1,10	-	0,31	0,61	1,12
-75	-	0,25	0,50	0,93	-	0,27	0,52	0,95
-50	0,16	0,21	0,41	0,77	0,17	0,23	0,43	0,79
200	0,37	0,41	0,91	1,75	0,40	0,43	0,93	1,77
250	0,44	0,49	1,09	2,09	0,47	0,51	1,11	2,11
300	-	0,56	1,26	2,42	-	0,58	1,28	2,44
350	-	0,63	1,43	2,75	-	0,65	1,45	2,77
400	-	0,71	1,61	3,09	-	0,73	1,63	3,11
450	-	0,78	1,78	3,42	-	0,80	1,80	3,44
500	-	-	1,95	3,75	-	-	1,97	3,77
550	-	-	2,13	4,09	-	-	2,15	4,11
600	-	-	2,30	4,42	-	-	2,32	4,44
660	-	-	2,51	4,82	-	-	2,53	4,84