Метрологічне забезпечення вимірювання температури та різниці температур для геліосистем

Abstract

Зазначено, що для істотного зростання ефективності перетворювачів сонячної енергії необхідно точно вимірювати температуру та різницю температур. Вимоги міжнародних нормативних документів перевищують метрологічні параметри найкращих стандартизованих сенсорів температури. Зазначено, що в таких умовах для вирішення цієї проблеми підвищення точності необхідне розроблення термометрів та вимірювачів різниці температур з коригуванням похибок за нескладною та практично придатною процедурою. Показано доцільність реалізації прецизійних термометрів на основі платинових термоперетворювачів опору та багаторозрядних спеціалізованих інтегральних мікросхем. Розроблено структуру прецизійного цифрового термометра, висвітлено особливості його реалізації залежно від характеристики сенсора та без віднімання початкового значення опору в аналоговій формі. На підставі аналізу похибок цифрового термометра запропоновано методику його налаштування з коригуванням адитивної та мультиплікативної складових похибки. Наголошено на складності реалізації точних цифрових вимірювачів різниці температур через необхідність забезпечення інваріантності до впливів чотиридротових з’єднувальних ліній та вимірювальних струмів за істотного зменшення їх порога чутливості. Запропоновано структуру та методику коригування похибок прецизійних вимірювачів різниці температур із різночасовим перетворенням сигналів з обох сенсорів та визначенням результату вимірювання в цифровій формі. Це уможливило уніфікацію схемотехнічних рішень під час побудови як прецизійних термометрів, так і точних і чутливих вимірювачів різниці температур.It is noted that for the efficiency enhancement of solar energy converters it becomes necessary to measure exactly the temperature and temperature difference. The requirements of normative documents exceed the metrological parameters of the standardized temperature sensors. Therefore, the challenge of thermometers and temperature difference meters accuracies can be solved by errors correction within simple and practically suitable procedure. The expediency of the implementation of precision thermometers based on platinum resistance thermoconverters and multivalued specialized integrated schemes are shown. The structure of the precise digital thermometer is developed. The features of its realization are shown, depending on the sensor. Basing on analyzing the digital thermometer errors, the method for its adjustment is considered. It consists in correcting their additive and multiplicative error components. It is emphasized on the complexity of the implementation of accurate digital temperature difference meters because of the need to ensure the invariance to the effects of four-wire connecting lines and measuring currents after significantly reducing their sensitivity threshold. The structure and errors correction method of precision temperature difference meters with time-varying signals from two sensors and determination of the measurement result in digital form are proposed. It becomes possible to unify the scheme design of precision thermometers as well as sensitive temperature difference meters. To ensure the effectiveness of measurements in dispersed information-measuring devices of solar energy converters, it is also proposed to develop the structures of intellectual thermometers and temperature difference meters for purposes of IoT or information-measuring channels of cyber-physical systems.