Нестареющий термометр изобрели ученые из Челябинска

Над проектом работают в Южно-Уральском государственном университете (ЮУрГУ). Проблема всех датчиков, измеряющих температуру, в том, что со временем показания начинают откланяться от эталона, их точность снижается, причем иногда погрешность может достигать даже порядка 15°С.

Обычно для возвращения к норме, например, на промышленных предприятиях, прибор необходимо регулярно калибровать – как правило, после каждого технологического процесса. Это особенно актуально для нескольких важнейших отраслей, например, атомной или космической. В них такие сверки показаний производятся трудоемкими и нетехнологичными способами: в частности, десятикратным дублированием датчиков.

В Челябинске придумали, как этого избежать. Ученые ЮУрГУ изобрели термометр, который может сам себя поверять в ходе цикла нагрева-охлаждения.

"У нас есть основной измеритель температуры и эталон, с которым мы сравниваем по контрольным точкам правильность показаний сенсора. Все это – единая капсула, моноблок. Если мы видим, что происходит отклонение от контрольных точек, мы можем вычислить поправку температуры, которую нужно ввести и восстановить истинные значения. Наша находка именно материаловедческая: мы используем ферриты. Это очень стабильный, химически инертный, температуростабильный материал, на него не влияет даже большой фон радиации", – уточняет один из авторов проекта, старший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ Владимир Живулин.

Воплотить идею в жизнь удалось благодаря сотрудничеству нескольких ученых. Группа материаловедов из Челябинска под руководством профессора РАН Дениса Винника определила, как контролируемо изменять температуру магнитного фазового перехода ферритов и выдвинула гипотезу о том, что можно с точностью определять температура, фиксируя этот магнитный фазовый переход. Руководитель международной лаборатории технической самодиагностики и самоконтроля приборов и систем Александр Шестаков предложил создать для этого специальный сенсор, сотрудник кафедры информационно-измерительной техники Никита Николайзин разработал электронику для его управления, а старший научный сотрудник лаборатории роста кристаллов ЮУрГУ Владимир Живулин придумал саму конструкцию датчика, чтобы свести все это воедино.

"Сама разработка состоит из чувствительного элемента, в котором находятся эталонные вещества, основного измерителя температуры (термопары), а вторая часть – это программно-аппаратный комплекс, электронная схема, которая собирает данные с сенсора, делает вычисления и в автоматическом режиме выдает сигнал, что что-то не так, либо рассчитывает поправочные коэффициенты, применяет их и корректирует показания термопары", – говорит Владимир Живулин.

Известно, что в мире есть только один подобный прибор – немецкой фирмы “Endress+Hauser”, но челябинский проект превосходит его сразу по нескольким параметрам. У него шире, чем у аналога, диапазон измерения температуры, у отечественного термометра пять калибровочных точек, а не одна, а точность, по предварительным оценкам, составит один градус – пока ни один аппарат не может длительное время измерять температуру с такой точностью.

Сейчас ученые уже собрали готовый работающий прототип, его испытывают и дорабатывают электронную начинку. Планируется, что он будет готов к полноценному использованию в течение года.