Все о датчиках температуры.
Первый универсальный русскоязычный портал

Символ нового года

Место цифрового термометра в поверочной схеме

10.04.2019 | Автор: Моисеева Н.П. | Полемические заметки | Количество просмотров: 558 | Комментарии (2)

Передача единицы температуры от Государственного первичного эталона промышленным СИ происходит в несколько этапов. И это логично, что наибольшее количество всех поверочных работ связано с последним этапом – этапом передачи единицы от рабочих эталонов 2 и 3 разрядов промышленным термометрам и термопарам. Именно на этом этапе важно обеспечить не только требуемую точность измерений, но и удобство самого процесса поверки. Развитие приборостроения в области термометрии привело к созданию и внедрению в практику точных измерителей температуры, оснащенных дисплеем для считывания показаний, так называемых цифровых термометров. Эти приборы удобные, легкие и, как правило, простые в использовании. Немаловажно, что они могут заменить очень широко распространенные, но экологически вредные ртутно-стеклянные термометры (см. статью «Выбираем электронный термометр за замену ртутно-стеклянному»). Могут ли цифровые термометры выполнять роль эталонов? 

Отмечу отдельно, что в этой небольшой заметке речь пойдет о цифровых термометрах со встроенным датчиком, или щупом, как иногда говорят. Один из свежих примеров – новый малогабаритный лабораторный термометр LTA (производитель ООО «ТЕРМЭКС»). Мы не будем говорить о цифровых измерителях, существующих отдельно от платиновых термометров ли термопар, т.к. это, по сути, уже дополнительное электроизмерительное оборудование. 

В существующей поверочной схеме для средств измерения температуры ГОСТ 8.558-2009 отдельного места для цифровых термометров нет. При калибровке цифровых термометров  и внесении их в реестр эталонов ссылаются на прямоугольник под названием «Эталонные термометры», находящийся на уровне СИ третьего разряда и задающий характеристики точности в виде доверительной погрешности от 0,02 до 2,0 °С в диапазоне температуры от 0 до 1085 °С с учетом линейной интерполяции в промежуточных точках диапазона.

 поверочная схема СИ температуры

В этот прямоугольник включают сейчас все возможные типы платиновых термометров, такие как, ЭТС-100, ПТСВ, ТСПВ, а также термометры других типов, в т.ч. ртутно-стеклянные термометры. В него сейчас пытаются включить и цифровые измерители со встроенными датчиками. Правильно ли это? 

Давайте рассуждать с точки зрения погрешности передачи единицы температуры от эталонного термометра 3 разряда рабочему СИ. (Не буду сейчас говорить в терминах «неопределенности», т.к. сейчас этот термин еще не внедрен в поверочную схему и есть противники его внедрения). Суммарная погрешность передачи единицы (погрешность поверки ТС) включает, в частности, погрешность определения температуры в термостате с помощью эталонного термометра. Эта погрешность, в свою очередь, зависит от свойств самого эталонного термометра и от погрешности измерения его сопротивления. Таким образом, если мы работаем, например, с ЭТС-100, то для подтверждения соответствия 3 разряду ГПС, он должен при поверке уложиться в 0,02 °С при 0,01 °С, без учета установки, которая в дальнейшем будет использоваться для измерения его сопротивления в поверочной лаборатории. В то же время, если мы работаем, например, с цифровым термометром LTA, то, согласно ГПС, мы также должны уложиться в 0,02 °С, причем в эту цифру уже фактически включены будущие электроизмерения, т.к. этот термометр не требует отдельной измерительной установки. Получается, что требования к щупу LTA выше, чем к ЭТС-100. Это не честно. Напрашивается вывод: требования ГПС должны быть разные для платиновых термометров без измерительного блока и для эталонных цифровых термометров, работающих со встроенным щупом. Нельзя все термометры включать в один прямоугольник схемы. 

Следующий вопрос. На сколько должна отличаться погрешность ЭТС третьего разряда от погрешности ЦТ (цифровой термометр) третьего разряда? Очевидно, что, чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать требования к суммарной погрешности определения температуры в термостате с помощью эталонного термометра, но она в ГПС не нормируется. Сейчас в ГПС под прямоугольником «Эталонные термометры» есть только овал под названием «Непосредственное сличение», в котором приведены якобы требования к погрешности передачи единицы рабочим ТС (не буду останавливаться на конкретных цифрах, хотя они довольно странные). Как рассчитать эту «погрешность передачи» и вообще нужно ли это когда-то  делать, никто не знает, ясно только, что она зависит не только от погрешности электроизмерительной установки. И здесь уместно, наверно, будет упомянуть калибраторы температуры, которые аккумулируют в себе не только цифровой измеритель со щупом, но и термостат. В этом случае все уже проще, т.к. погрешность калибратора – это уже и есть погрешность передачи единицы температуры. 

Таким образом, на практике мы имеем при поверке рабочих ТС три типа приборов, отличающихся по степени аккумулирования погрешности поверки – 1) эталонный ЭТС + измеритель сопротивления + термостат, 2) цифровой термометр + термостат, 3) калибратор температуры. Очевидно, что суммарная погрешность передачи единицы температуры для всех типов должна быть одинаковая для определенного разряда. То есть, скажем, 0,05 °С при 0 °С и 0,1 °С при 100 °С. Но это уже получается несколько другой принцип построения поверочной схемы. Он основан на нормировании суммарной погрешности поверки. И не надо бояться, должно же что-то изменяться в схеме в 21 веке под влиянием технического прогресса! Главное, чтобы эти изменения шли на пользу людям, занятым поверкой приборов, сделали процесс более понятным и логичным.

Вопрос о том, сколько нужно разрядов эталонных термометров и как упростить схему я рассматривала в предыдущей заметке «Сколько разрядов ТС должно быть в ГПС?». Приглашаю к дискуссии. Жду комментариев от метрологов, особенно от тех, кто вовлечен сейчас в разработку новой поверочной схемы.

 Связанные по тематике статьи

Альтернативный подход к построению государственной поверочной схемы для контактных СИ температуры

Сколько разрядов ТС должно быть в ГПС?

Власть поверочной схемы

Аттестация эталонов: Российское дополнение к международному законодательству

Как сделать эталон из рабочего прибора? 

Бумажные эталоны

 

Другие статьи раздела

Все статьи раздела "Полемические заметки">> Все статьи нашего блога >>

Комментарии:

Сергей,

К сожалению, я не метролог, вовлеченный в разработку новой поверочной схемы, но мне ваши соображения представляются абсолютно разумными. Думаю, что и вовлеченным метрологам будет непросто найти весомые контраргументы. Для меня, как для практика, более интересен такой вопрос: что, если взять упоминаемый вами термометр LTA, "прилепить" его к стенке калибровочного термостата и все это аттестовать как калибратор? Тогда, на основании изложенного вами выше, он аккумулирует всю погрешность передачи единицы температуры и будет удобен потому, что погрешность измерения температуры будет отнесена к LTA, а диапазон,нестабильность и неравномерность температурного поля - к термостату. Соответственно, раз в год в поверку нужно будет отдавать компактный термометр - он, кстати, с магнитами - прилепить/отлепить к/от термостата не составит проблем, а сам массивный термостат пойдет в поверку уже реже. Да и характеристики термостата можно проверять на месте этим же термометром. Причем, нестабильность и неравномерность можно исключить из периодической поверки, как это делают некоторые производители термостатов. Это рабочая идея или есть подводные камни?

Моисеева Н.П., | Гл. редактор

Хочу немного уточнить термин «калибратор». Если Вы сделаете «калибратор» на основе LTA и термостата, то это будет уже один прибор, который должен будет проходить поверку (или калибровку) без разделения на части. При поверке калибратора Вы определяете его погрешность, которая зависит от погрешности LTA, нестабильности и неравномерности поля в термостате. Эта погрешность будет записана в свидетельстве о поверке и затем войдет в бюджет неопределенности поверки по ГОСТ 8.461. В этом идея «аккумулирования погрешности». Можно попробовать в методике поверки такого калибратора установить, что, например, раз в год, должен поверяться LTA, без термостата, раз в три года – с термостатом. Я еще такого не встречала, но попробовать можно. Однако свидетельство должно выписываться каждый год на калибратор в целом, а не на термометр.

Добавить комментарий: