Приоритет 2030: Ученые разработали интеллектуальные датчики температуры для металлургии и машиностроения

Ученые ЮУрГУ разрабатывают новые измерительные схемы и методы диагностики качества работы датчика температуры — термоэлектрического преобразователя (термопары). Данная разработка может найти применение в нефтехимической промышленности, машиностроении, металлургии и электроэнергетике. Это позволит повысить точность измерения температуры с помощью термопар и обеспечит безопасность производственных процессов за счет раннего обнаружения выхода из строя термопар.

Данный проект реализуется в рамках программы «Приоритет 2030» и является частью стратегического проекта «Интеллектуальное производство». В 2023 году учёные ЮУрГУ уже получили патент на изобретение «Способ определения достоверности результатов измерений с помощью термоэлектрического преобразователя».

Существующие подходы к определению достоверности измерений с помощью термопар имеют ряд недостатков. Некоторые из них являются дорогостоящими и требуют длительного времени на выполнение (более 4 часов), другие характеризуются высоким уровнем обнаруживаемой погрешности (±10℃) и подверженностью влиянию внешних факторов.

Использование новой схемы измерения, созданной учеными ЮУрГУ, позволит сократить время диагностики термопар до 1-2 минут, а минимальное расчетное значение погрешности составит ±2℃. Разрабатываемый подход к диагностике точности измерений термопар не подвержен влиянию технологических процессов, в которых работает термопара.

Подход, предложенный научными сотрудниками Школы электронной техники и информатики ЮУрГУ, предполагает объединение нескольких проводников термопар, изготовленных из разных материалов. Таким образом, новая схема термопарных измерений представляет собой многоэлектродную конструкцию. Благодаря такому решению учёные смогут получить больше данных об измеряемых параметрах, а это повысит точность исследований.

«Мы разрабатываем новые схемы измерения для однозонных (измерение температуры в одной точке) и многозонных (измерение температуры в нескольких точках) термопар. Полученная дополнительная информация о работе устройства позволяет термометрам пройти метрологическую самопроверку. Метрологический контроль — это способность датчика самостоятельно отслеживать рост своей погрешности и сообщать пользователю, если погрешность выходит за допустимые пределы», — рассказывает младший научный сотрудник Научно-исследовательской лаборатории самопроверяющихся датчиков и систем Иван Федосов. и передовые инструменты.

Обработка полученной информации измерений позволяет формировать статус результатов измерений, характеризующий увеличение значения погрешности термопары по сравнению с допустимым уровнем.

«Например, стандартная термопара просто измеряет температуру и в результате выдает только одно значение. И мы не знаем, насколько велика погрешность этого значения, находится ли оно еще в пределах допустимого, или уже значительно увеличилось. решение позволит отображать результат не только со значением температуры, но и со статусом измерения, например, может быть система из 3 статусов: «подтверждено» — все в порядке, погрешность в пределах допустимого; «предупреждение» — погрешность увеличивается, но термопару еще можно использовать; «недействительно» — полученный результат измерения имеет значительную погрешность, и термопару необходимо заменить», — поясняет ученый.

Технология метрологической самоаттестации термопар позволит повысить качество выпускаемой продукции за счет более строгого температурного контроля (снижение отклонения температуры процесса от номинальной в 2-5 раз), а также улучшит технологические процессы. безопаснее. Измерители температуры термопары применяются в вакуумных печах, доменных печах, прокатных станах, автоклавах, в составе оборудования для диагностики электроприводов и т.д.