"Термоизмеритель ТМ-12" - прибор для измерения температуры и исследования температурных полей

В настоящее время существует большое количество задач, требующих одновременного измерения температуры в нескольких точках пространства для оценки распределения температуры (исследования температурного поля).

Наиболее распространенные задачи связаны c измерением параметров потоков газов и жидкостей, распределением температур в массивных объектах и объектах сложной конфигурации, аттестацией и испытаниями климатического и термического оборудования, теплоэнергетических установок, поверкой и калибровкой термометров.

Схожие требования к средствам измерения температуры предъявляют также проблемы, связанные с контролем и регулированием сложных технологических процессов и многие медицинские приложения.

Для решения подобных задач ООО "ПЭП "СИБЭКОПРИБОР" выпускает многоканальный прецизионный измеритель температуры "Термоизмеритель_ТМ-12"  (зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 34205-07, СВИДЕТЕЛЬСТВО RU.C.32.007.A № 27153).

Прибор обладает высокими техническими характеристиками и имеет ряд преимуществ, которые выгодно выделяют его из ряда приборов, измеряющих температуру:

• Результаты измерения температуры всех 12 каналов одновременно отображаются на экране дисплея и посылаются во внешнее устройство через последовательный интерфейс RS-232C.
• Измерение температуры может производится либо с учетом индивидуальных статических характеристик (ИСХ) термометров сопротивления (ТС), либо с учетом номинальных статических характеристик (НСХ) ТС.
• При измерении температуры с учетом ИСХ, в качестве первичных преобразователей температуры, подключаемых к измерительным каналам, используются платиновые ТС по ГОСТ 6651 с номинальным сопротивлением 100 Ом. ТС входят в комплект принадлежностей и поставляются вместе с прибором. ИСХ для каждого ТС определены и хранятся в энергонезависимой памяти прибора.
• Для измерения температуры с учетом НСХ, в памяти прибора хранятся НСХ следующих типов ТС по ГОСТ 6651:
  

  50П,	100П,	500П		50M,	100M,	500M
  Pt50,	Pt100,	Pt500		Cu50,	Cu100,	Cu500

• В режиме измерений по НСХ прибор может использоваться как устройство для поверки и калибровки рабочих термометров сопротивления и их комплектов, при этом к одному из каналов прибора вместо поверяемого (калибруемого) термометра может быть подключен эталонный термометр сопротивления (пересчет результатов измерений по ИСХ для эталонного термометра выполняется внешней программой).
• Прибор обеспечивает измерение температуры на объектах, удаленных от прибора на расстояния до 100 м.
• Возможна поставка с прибором удобного программного обеспечения клиент-серверной архитектуры, обеспечивающего доступ к результатам измерений и управление прибором с удаленной ЭВМ, подключенной к локальной сети или сети Интернет (в качестве клиента при этом выступает обычный браузер, например, Internet Explorer). Программное обеспечение выполнено кросс-платформенным, оно использует только открытые стандарты и протоколы и может модифицироваться пользователем для решения собственных задач сбора и обработки данных.
• Прибор позволяет осуществить сбор заданного количества результатов измерений через заданный интервал времени (мониторирование) и сохранение этих результатов в энергонезависимой памяти прибора. Данные мониторинга сохраняются при выключении прибора и в дальнейшем могут быть переданы во внешнее устройство.
• Память, отведенная для данных мониторинга, позволяет записать не менее 20 000 результатов измерения для каждого из 12 каналов.
• Кроме измерения температуры прибор производит расчет и отображает на экране дисплея дополнительные величины:
-  градиент (изменение) температуры в канале;
-  разницу между результатами базового (первого) канала и остальных каналов.

Следует отметить, что в случае замены ТС, все расчеты для определения его ИСХ, выполняются самим прибором при градуировке. Градуировка проводится в жидкостных термостатах, работающих в диапазоне температур от -:20:°С до +:200:°С и имеющих нестабильность поддержания температуры не хуже ±:0,02:°С.

Конструктивно прибор является многоканальным сканирующим цифровым термометром (структурная схема приведена на рисунке 1). Принцип действия термометра основан на измерении сопротивления ТС и преобразовании его с учетом индивидуальных статических характеристик (ИСХ) или номинальных статических характеристик (НСХ) ТС в значение измеряемой температуры.
ТС подключаются к входам коммутатора 1, и через них пропускается ток, заданный стабильным генератором тока. Сигнал с каждого подключенного ТС по заданному алгоритму подается на вход аналого-цифрового преобразователя 2 (АЦП).

1 - коммутатор;
2 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);
3 - микропроцессор;
4 - дисплей;
5 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
6 - последовательный порт.

После преобразования входного сигнала полученное цифровое значение поступает в микропроцессор 3. Микропроцессор осуществляет функцию преобразования цифрового значения сопротивления ТС в температуру с использованием либо индивидуальной статической характеристики (ИСХ) либо номинальной статической характеристики (НСХ) преобразования. Результаты измерений отображаются на дисплее 4 и одновременно передаются в последовательный порт 6 (RS-232C). В режиме МОНИТОРИНГ результаты измерения записываются в энергонезависимое запоминающее устройство 5 ("FLASH"). В энергонезависимой памяти, также сохраняются коэффициенты ИСХ ТС и индивидуальный автоматически изменяемый идентификационный номер, который позволяет контролировать, изменялась ли ИСХ измерительных каналов с момента последней поверки.

Измерения в приборе производятся циклами. В одном измерительном цикле выполняются измерения сопротивлений от первого канала до последнего, а затем, наоборот, от последнего до первого. Измерение сопротивления ТС производится при двух направлениях измерительного тока. Усредненный в цикле для каждого канала результат привязывается ко времени, соответствующему середине цикла.

В приборе действует режим самодиагностики, в котором проверяется его работоспособность. Самодиагностика происходит автоматически после его включения и периодически при работе. В случае некорректной работы с прибором или нарушения его работоспособности на экране дисплея выдаются предупреждающие сообщения.

Прибор выпускается в трёх модификациях:

• "Термоизмеритель ТМ-12.1" - модификация, у которой ТС подключаются либо непосредственно к прибору, либо через 2 коммутатора и измерение температуры производится с использованием ИСХ ТС;
• "Термоизмеритель ТМ-12.2" - модификация, у которой ТС подключаются непосредственно к прибору и измерение температуры производится с использованием ИСХ ТС;
• "Термоизмеритель ТМ-12.4" - модификация, у которой ТС подключаются либо непосредственно к прибору, либо через 2 коммутатора и измерение температуры производится с использованием как ИСХ ТС, так и НСХ ТС по ГОСТ 6651.

Модификация "Термоизмеритель ТМ-12.4" предназначена как для точного измерения температуры объектов, так и для преобразования в температуру сопротивлений ТС с использованием НСХ по ГОСТ 6651 при их градуировке, калибровке, поверке.

В комплект документации для этой модификации входит "Расчёт неопределённости поверки (калибровки) датчиков температуры с использованием измерителей температуры многоканальных прецизионных «Термоизмеритель ТМ-12» и «Термоизмеритель ТМ-12м»".

При необходимости выравнивания температурного поля и уменьшения неравномерности температуры в местах размещения эталонного термометра и термометров сопротивления при их поверке и калибровке следует использовать металлический выравнивающий блок.
Специально для ТС, которыми укомплектован "Термоизмеритель ТМ-12", разработан блок выравнивающий БВ-1.

Конструктивно "Термоизмеритель ТМ-12" выполнен в виде настольного переносного прибора. На передней панели корпуса (рисунок 2) находятся дисплей, клавиатура и световой индикатор сети.

Рисунок 2 - "Термоизмеритель ТМ-12", передняя панель

На задней панели прибора (рисунок 3) расположены: клавиша СЕТЬ, сетевая приборная вилка с предохранителем "0,25 А", разъём интерфейса RS-232C для подключения кабеля связи с внешним устройством (терминалом или ПЭВМ), 12 разъёмов для подключения ТС ("Термоизмеритель ТМ-12.1", "Термоизмеритель ТМ-12.2" и "Термоизмеритель ТМ-12.4"), разъём для подключения кабеля связи с коммутатором ("Термоизмеритель ТМ-12.1" и "Термоизмеритель ТМ-12.4").

"Термоизмеритель ТМ-12.1" "Термоизмеритель ТМ-12.4"	"Термоизмеритель ТМ-12.2"
Рисунок 3 - "Термоизмеритель ТМ-12", задняя панель для всех модификаций

Прямоугольный корпус коммутатора имеет размеры 140х110х35 мм. На корпусе коммутатора, (рисунок 4), расположены с одной стороны 6 разъёмов для подключения ТС, с противоположной стороны - 1 разъём для связи с прибором и 1 разъём для связи со вторым коммутатором. Разъёмы для связи равнозначны.

Панель разъёмов для подключения ТС	Панель разъёмов для подключения кабеля связи
Рисунок 4 - Коммутатор, вид с двух сторон

Коммутаторы, (рисунок 5) подключаются к прибору последовательно (к прибору подключается любой из двух коммутаторов, а к нему подключается второй коммутатор). Длина кабелей связи с коммутаторами может быть произвольной, при условии, что суммарная длина двух кабелей не превышает 100 метров.

Рисунок 5 - Схема присоединения коммутаторов к прибору

В приборе помимо измерительного режима работы существует ряд вспомогательных, сервисных режимов, делающих работу с прибором удобной и эффективной. Пользовательский интерфейс прибора организован в виде иерархического меню (рисунок 6).

Рисунок 6 - Иерархия меню

После включения прибора и установления рабочего режима на экране дисплея появляется главное меню, состоящее из следующих пунктов:

• ИЗМЕРЕНИЕ ПО ИСХ - запуск режима измерения температуры с использованием ТС, поставляемых в комплекте с прибором. Для каждого ТС в памяти прибора хранится ИСХ, используемая при вычислении температуры.
• ИЗМЕРЕНИЕ ПО НСХ - запуск режима измерения температуры при помощи ТС по НСХ. Для каждого типа ТС в памяти прибора хранится НСХ, используемая при вычислении температуры (для модификации "Термоизмеритель ТМ-12.4").
• МОНИТОРИНГ - переход в подчиненное меню установки параметров и запуска режима мониторинга (меню мониторинга), предназначенного для автоматизации измерения температуры. В этом режиме происходит сбор заданного количества результатов измерений через заданный интервал времени и сохранение этих результатов в энергонезависимой памяти прибора. Сохраняемые результаты могут быть дополнительно идентифицированы, для этого следует установить дату и время проведения сеанса мониторинга и ввести текстовый комментарий.
• СЕАНС СВЯЗИ - запуск режима информационного обмена с внешними устройствами. Позволяет передавать в ПЭВМ результаты во время измерения температуры и сохраненные результаты мониторинга.
• НАСТРОЙКА - переход в подчиненное меню вспомогательных режимов и функций, которые позволяют включать/выключать подсветку дисплея, устанавливать громкость звука при нажатии клавиш, устанавливать время и дату и осуществлять переход в меню градуировки прибора, а для модификаций "Термоизмеритель ТМ-12.1" и "Термоизмеритель ТМ-12.4" подключать коммутаторы.

Высокие технические характеристики в сочетании с удобными сервисными функциями, конструктивными особенностями и дополнительным программным обеспечением "Термоизмерителя ТМ-12" позволят ощутимо повысить эффективность работы в решении задач измерения температуры в нескольких точках и сделать её удобной и комфортной.