4.3. Организация измерений температуры с использованием датчиков сопротивления.

В задачах, связаных с измерениями температуры при использовании датчиков сопротивления, может быть использован восьмиввходовой преобразователь сопротивления в напряжение или частоту RVF-CONVERTER RA271.08, выполненный в свободном (нестандартном) конструктиве. Он включает в себя релейный мультиплексор, эталонный резистор, задатчик токов (1, 10, 100, 1000 мкА), усилитель напряжения с переключаемым коэффициентом усиления, преобразователь напряжение-частота, дешифратор-распределитель и вторичный источник питания. К его входам могут быть подключены как резистивные датчики температуры, в частности платиновые или полупроводниковые, так и токовые датчики давления типа САПФИР. Точность измерения температуры (при указанных типах датчиков) обеспечивается в пределах десятых долей градуса. Встроенный дешифратор-распределитель допускает расширение системы до 8 RVF-CONVERTER RA 271.08, одновременно работающих на линии с ЭВМ, оснащенной 16-разрядным регистром для управления преобразователем (преобразователями) и измерителем напряжения или частоты. Прототип конвертера используется в системах Nsource и HNSource.

Эти системы предназначены для эксплуатации и экспериментов с источниками холодных и ультрахолодных нейтронов в ПИЯФ РАН и KFKI (Венгрия). Это многоканальные системы измерения температурных параметров (рис. 6).

Главное окно системы Nsource.

Рис.6.    Главное окно системы Nsource.

В них реализованы следующие функции:

  • удобный графический интерфейс;
  • гибкость конфигурирования системы;
  • удаленное управление оборудованием;
  • анализ ошибок в работе оборудования;
  • свободный доступ к параметрам операторского контроля (данные термодатчиков и графики изменений температур) и доступ через пароль к параметрам настройки систем (конфигурирование оборудования систем, типы датчиков, рабочие диапазоны температур и пр.);
  • Протоколирование работы системы - данные датчиков сохраняются в файле и паралелльно печатаются на принтере. Дополнительно ведется файл протокола работы системы, куда вместе с временными отметками записывается информация о запуске системы, сбоях в работе аппаратуры, выходы контролируемых параметров за пределы рабочих диапазонов и пр;
  • В различных критических ситуациях системы воспроизводят через SoundBlaster заранее записанное аудиосообщение;
  • Файл данных и протокол работы систем доступен через ftp-протокол с любого компьютера, подключенного к Internet.
  • Особое внимание обращено на отказоустойчивое функционирование при длительной эксплуатации (кампания реактора). При тестировании на отказоустойчивость, система NSource проработала без сбоев 22 суток, после чего была остановлена. Для сравнения, сбои в работе подобной по задачам системы для МАГАТЭ (Unattended Monitoring System Collect software - программное обеспечение верхнего уровня необслуживаемых систем мониторинга ядерных обьектов), где используется ОС Windows NT, происходят в среднем раз в неделю, после чего систему приходится перезапускать.

    В этих системах использовано следующее оборудование. В качестве высокоточного измерителя использован 20-разрядный вольтметр фирмы Руднев-Шиляев с интерфейсом ISA на основе прецизионного 24-разрядного АЦП Analog Devices AD7710, который имеет встроенную систему самокалибровки, что позволяет измерять напряжения с точностью не хуже 10 мкВ. Для мультиплексирования 18 входных каналов, задания режима измерений и предварительного усиления применяется оборудование в стандарте CAMAC, разработанное в ОАЭР ОНИ ПИЯФ. Для управления преобразователем сопротивлений в напряжение (прототипом RVF - CONVERTER RA271.08) используется выходной 16-разрядный регистр в стандарте CAMAC. Использованное оборудование позволяет измерять сопротивление с точностью 0.01 Ом в диапазоне от 5 Ом до 1.5 кОм. Применительно к измерению температур это соответствует чувствительности (для платиновых датчиков температур) не хуже 0.1 К в диапазоне 14-500 К и в десятки раз лучше для полупроводниковых датчиков при "гелиевых" температурах. Эксплуатация показала устойчивость калибровки системы в течение нескольких недель с указанной точностью. Система позволяет измерять и другие физические параметры, которые можно привести к электрическим величинам (напряжение, ток, сопротивление).