Российские ученые создали уникальный “нестареющий” термометр
Сотрудники ЮУрГУ создали устройство, которое измеряет температуру в несколько раз точнее, чем существующие в мире аналоги, и при этом не нуждается в регулярном техническом обслуживании.
Чаще всего в промышленности и в технике для измерения температуры используются такие виды термометров, как термопара, термосопротивление и термистр. Все эти термометры со временем “стареют”: их показания начинают отклоняться от эталона, причем погрешность может достигать 5-15 ⁰С. Поэтому через определенные промежутки времени специалисты вынуждены доставать из устройства сенсор и калибровать его. Например, в лабораторных печах вуза это нужно делать раз в полгода, а в промышленности – после каждого технологического процесса.
Однако в некоторых ситуациях, например, на космическом спутнике или на атомной станции, провести техобслуживание датчика температуры практически невозможно.
До сих пор эта проблема решалась трудоемкими и нетехнологичными способами, например десятикратным дублированием датчиков. Но на опасных производствах всегда может случиться нештатная ситуация, когда термометры буквально сразу после поверки могут быть повреждены и затем передавать некорректные результаты.
Чтобы решить эту проблему, специалисты ЮУрГУ создали датчик, который способен сам себя независимо поверять в каждом цикле нагрева-охлаждения. В него входит основной измеритель температуры и эталон, с которым по контрольным точкам сверяются показания сенсора.
Все это – единая капсула, моноблок. Если происходит отклонение от контрольных точек, ученые могут вычислить поправку на температуру, которую нужно ввести в расчеты и восстановить истинные значения. Для создания устройства были использовали ферриты – химически инертный, термостабильный материал, на который не влияет даже высокий фон радиации.
Феррит – магнитный материал; при нагревании в нем происходят фазовые переходы, и при определенной температуре он становится немагнитным. Челябинские материаловеды из научной школы профессора РАН Дениса Винника научились контролируемо изменять температуру магнитного фазового перехода ферритов.
Исследователи выдвинули идею, что, фиксируя магнитный фазовый переход, можно точно определять температуру феррита. Ученые предложили создать сенсор, где в качестве эталона температуры выступал бы ферритовый элемент.
Вся разработка – от материала до конструкции, включая электронику – была спроектирована и изготовлена в ЮУрГУ. Прототип “нестареющего” термометра уже готов и проходит испытания. Уникальность проекта, по мнению создателей, в том, что челябинские разработчики могут воспроизвести полный цикл создания устройства, не прибегая к помощи сторонних организаций.
На рынке существует всего один промышленный аналог, который производится в Германии, но российская разработка превосходит его по всем характеристикам.
Германский сенсор может проводить поверку или калибровку всего лишь по одному температурному эталону, а в челябинском устройстве пять калибровочных точек, при этом они равномерно распределены по всему рабочему диапазону температур. Зарубежный прибор работает при температуре от 0 до 200 ⁰С, челябинский датчик – от 0 до 800⁰С. Этот диапазон широко применяется в атомной энергетике и металлургии.
Кроме того, “нестареющий” термометр найдет применение в научных лабораториях. По предварительной оценке, точность датчика составит плюс-минус 1 ⁰С. Ни одна термопара, существующая в мире, не может обеспечить измерение температуры в течение длительного времени с такой точностью. В течение года устройство будет доведено до совершенства и готово к передаче в промышленное производство.
Источник: ria.ru
