столкнулся с такой задачей: необходимо измерять температуру в диапазоне +20...+40 С с точностью 0,01 С, используя платиновый терморезистор 701 101 ВАА В00.

может быть кто нибудь уже решал подобные задачи...

Контактным методом? А имеет смысл? Даже если предположить, что температурная х-ка датчика действительно выдержана с погрешностью 0,01 С в указанном диапазоне-а это 0,017% приведенной, то это даст температуру датчика, а не среды.

Не совсем подходящий датчик для такой точности.
Думаю на порядок худшую точность получить можно.

есть...изложу подробней: существует объем, заполненный водой; медленно греем или охлаждаем воду и постоянно меряем...




есть конкретные предложения по типу датчика для обеспечения подобной точности?

А почему только на порядок худшую... в чем по Вашему мнению может быть трабл???

...выбрали платиновые терморезисторы только на основании их довольно линейных х-к...

Тогда ищите датчик соответствующий. Вам нужен датчик с повышенной чувствительностью, т. к. диапазон температур достаточно узкий. И соответствующего класса точности.

К сожелению нету

Судя по датчику. Если с погрешностью (Temperature Accuracy) можно будет побороться подстройкой, то с линейностью так не получится Для ее калибровки нужно будет иметь датчик "эталон", который будет точнее труемой точности (во загнул ) , и пробегая по всему диапазону температур необходимо будет получить таблицу перещета (калибровки), и скорее всего это займет много времени, да бы температура устаканилась одинаково в обоих датчиках. Возможно это решаемо, но какой ценой .
во во довольно линейной

Если не сильно ошибаюсь, у платиновых терморезисторов характеристика зависимости сопротивления от температуры параболическая. А вот у медных терморезисторов при температуре выше нуля практически линейная.
Калибруют не термосопротивления, а преобразователи физической величины в электрическую. В даташите указан полином для пересчета температуры в сопротивление
Rt=R0 (1+AT+BT2^2−100CT^3+CT^4)
Обычно каким-либо способом измеряют сопротивление терморезистора или преобразуют его в ток для передачи в измерительный прибор, либо преобразуют в напряжение для непосредственного измерения с помощью АЦП. А потом уже оцифрованный результат измерения пересчитывают в температуру с помощью полинома, либо по ГОСТовским таблицам.

Согласен , спасибо что поправили (неправильно выразился, хотя это и имел ввиду).

Если использование других датчиков допустимо, то обратите внимание на датчики темрературы от
Sea-Bird Electronics, Inc. , серии SBE: -5.0 to +35 °C (+50 °C), +- 0.002 ... 0.001 °C:

http://www.sensorsportal.com/HTML/SENSORS/...nufacturers.htm

Обрати внимание на саморазогрев датчика измерительным током, на это часто закрывают глаза, но величина перегрева может составлять до 0,5С.
Типа справочка:точность поддержания (измерения) температуры в жидкостном термостате с [u]принудительным перемешиванием при наличии в нем медной чушки 5-8кг (внутри нее и происходит измерение) едва дотягивает до +-0,05С. Увы, такова природа теплообмена. До погрешностей датчика еще надо добраться....

Да, неспроста термометры с точностью 0.01 стоят на порядок дороже, чем 0.1

Я Вам не верю. Как называется Ваш термостат? Даже без массивного блока в нормальном термостате с контактным термометром (не говоря об ультра-) колебания должны быть такие, как Вы пишите про чушку... А чушку надо теплоизолировать от жидкости, к Вашему сведению...

Мало того, в полупроводниковых лазерах спокойно получается поддерживать стабильность температуры кристалла (не абсолютную температуру !) с точностью 0.01 градуса. А там термостат совсем грубый - Пельтье, термистор, и все. Никакой особой теплоизоляции, и массы очень маленькие. Отклонение температуры легко фиксируется по изменению частоты света, поэтому измерение стабильности можно провести с высокой точностью.

Так калибруют термометры во ВНИИФТРИ пос. Менделеево, медная "чушка" находится в жидкости (внутри нее стабильная температура). В качестве жидкости используется глицерин, он кипит при за 200 градусов, поэтому удобнее воды. (методике сто лет...) Насчет поддержания температуры микрообъектов с точностью лучшей чем 2-3 градуса можно только хихикать. Чем ее родную мерить то? Микропровода намотать, типа. Круто... Сложить ручки на пузике и "не верю, понимаш". Прямо Станиславский... (ЭТО ЩУТКА )

Температуру даже очень маленького объекта можно стабилизировать очень хорошо, при условии что датчик температуры (а лучше - и нагреватель) грамотно интегрирован в этот объект. Пример - монолитные термостатированные опорники. Лично мерил флуктуации температуры менее 10Е-4 градуса в ИС.

Т.е. температуру части кристалла, отвечающей за формирование опорного напряжения измеряли? Любопытно, а как вы это делали?

По теме топика. При повышении точности любых измерений начинает проявляться причинно-следственный эффект: сам датчик начинает влиять на результат измерения, вплоть до информационного воздействия, когда само знание об объекте исследования влияет на свойства этого объекта. Допустим, чтобы зарегистрировать единичный фотон, его нужно преобразовать в электрический сигнал. Это возможно, например, с помощью ФЭУ. Электрический сигнал мы зарегистрируем и будем знать о факте существования фотона, но сам фотон при этом перестанет существовать в изначальном виде.

Мерить это одно. А реальная жизнь другое...
Пример из советской жизни оборонного завода, создающего приборы на космос: по нормативным документам температура воздуха в помещении +/- 2 градуса (причем не из-за особенностей обогрева, а из-за характеристик среды). Так что можете мерить свои 10Е-4, что это Вам даст?
Из более современной жизни: на конференции год назад собрались как-то российские производители термометров, и знаете сколько крику то было, когда кто-то осмелился заявить, что у него в жидкостном реостате с медной чушкой стабильность 0,02 градуса. Все очень смеялись. Хотя он это и подтверждал документами.
... в 0,02 градуса я верю, а в 10Е-4 - нужно смотреть что и как Вы измеряете

Странные люди были на той Вашей конференции. Смешно, а если подумать, то не смешно, а грустно, что смеялись ВСЕ производители термометров. Некоторые серийные приборы имеют стабильность на несколько порядков выше. Уже давно.

Овцы отдельно, волки отдельно.
Есть атомные часы, которые тоже обеспечивают "порядочную" точность, а на руке у Вас "лапоть", к чему бы это?
Какова "стабильность" термометров в теплосчетчике, которые установлен у Вас в подъезде, а?
А сколько будет стоить термометр обеспечивающий стабильность "на несколько порядков выше"?
А каков их приницип действия и вообще температуру чего он измеряет?
А сколько будет стоить и каков объем оборудования для промышленной поверки таких термометров (т.е. сотни, если не тысячи в сутки)?
А какова "стабильность" измеряемой среды, например воздуха или воды?
И вообще что такое температура? Помню как-то в школе говорили, что "температура есть мера средней скорости движения" чего-то там, подробнее к rezident'y, он физик.
Я к тому что теоретически простой платиновый термометр может измерять с точность ограниченной лишь собственным тепловым шумом, а в жизни все гораздо сложнее. Просто прочитать даташит какой-нибудь фирмы производителя чувствительных элементов и поверить в него - этого недостаточно. Я чаще живу по ГОСТу, чем по заверениям продавцов.
Главная мысль: теория - одно, практика - другое.

Прямой ток через p-n переход при фиксированном напряжении на нем, благо опорник под боком. Ток (и собственно тепловыделение) очень малы, но термочувствительность (при небольшом диапазоне изменения температур) отличная благодаря экспоненциальной зависимости тока от температуры.

Наглядная иллюстрация технической отсталости, не более того....

Вот главную Вашу мысль никак не могу уловить... Про теорию и практику... Не совпадают? Тогда надо подправить...
К Вашему сведению.
Термометр измеряет (дает нам) собственную температуру... Или не дает...
Температура - это... не "мера средней скорости движения" - Вас в школе обманули немного... разная бывает... термодинамическая, статистическая...
Про "простой платиновый термометр", жизнь которого гораздо сложнее... очень интересно. Напишите...
Хотя... если Вы даже в даташиты не верите, то чему же верить тогда остается?

Т.е. выходит вы измеряли относительное изменение тока, а не собственно абсолютную температуру кристалла?

А как иначе? Температуру только косвенно можно... Прямо нельзя...

Понятно что косвенным методом, но меня интересует только ли температурная зависимость тока там присутствовала? Уж больно величина 10E-4 меня смущает.

Речь о стабильности... Если ток зависит от температуры сильно, и известно, как именно, и стабилен с некоторой точностью, то и температура тоже... соответственно...

Вот именно, "если".

М-да! Это я не ругаюсь, я вздыхаю У меня пятница, и я на ВАС обижаться не буду.
Сразу говорю: ваши лабораторные испытания меня мало интересуют, специфика не та.

[1]
Пример: берем простой платиновый термопреобразователь сопротивления, суем его в гильзу, гильзу в бобышку и приварием все это богатство к трубе, и пытаемся измерить температуру жидкости. Естественно, что весь влияние всего это металла уже скомпенсировано.
Пусть свершилось чудо, и жидкость во всем объеме имеет постоянную температуру, что в принципе не возможно. Т.е. вблизи стенок и в середине трубы температура одинаковая.
Самое простое: на показания датчика влияет скорость течения жидкости. Для оценки влияния скорости цитата из бука (Ж.Аш Датчики измерительных систем, 1992): при скорости течения жидкости 30 м/с датчик установленный поперек течения нагревается на 0,2 градуса для воды и на 20 градусов для масла. Про строго постоянную скорость течения жидкости (без всяких там завихрений и прочих неравномерностей) мы не договаривались. Ксати, есть даже такой способ измерения расхода жидкости - по разному нагреву термометров в стоячей и в проточной воде. Т.е. чтобы измерять температуру с _порядочной_ точностью нужно измерять еше и скорость жидкости, причем на изменение скорости потока термодатчик прореагирует с запозданием, нужно это тоже учесть.
И т.д. для каждого влияющего на температуру среды фактора.

[2]
Я не говорил, что нельзя в принципе измерить температуру с высокой точностью, я к тому, что в реальной жизни редко возникает необходимость в точности "на порядок выше". В лаборатории можно очень точно измерить температуру тройной точки водорода или точку кипения кислорода, но стоит выйти из лаборатории, то нестабильность атмосферного давления, нестабильность температуры окружающей среды, стоящий рядом человек, генерирующий тепловое излучение (в смысле, еще живой человек) съест всю Вашу точность, и кислород закипит уже при другой весьма "нестабильной" температуре.

[3]
Измерять с точностью 0,01 можно в искусственных условиях, для этого хватит простого Pt100/500/1000, но вот найти среду с 0,01 градусом сложнее. Я тоже закладывал в свой девайс эти пресловутые 0,01 градуса (потенциально), на магазине сопротивлений даже лучше было, как минимум на порядок. А в воде прямой линии на графике, отображающем процесс измерения, почему то не получилось Хотя в требуемые в соответсвии с ТЗ 0,1 градуса попали с запасом, но опять же это была вода в жидкостном термостате с медной байдой внутри. В реальной трубе таких условий нет.

[4]
Вот выдрал из одной книги табличку.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
Там, правда, даже для меня, все слишком пессимистично.

Никаких "если"... Это можно измерить. Или поверить... Сильно, и известно, как сильно...


Еще раз повторю. Термометр (вы)дает температуру термометра... в некоторых случаях правильно... если правильно с ним обходиться. Это, отчасти, задача электроники.
А измерить температуру чего-либо с помощью термометра - это другая задача,... к электронике не имеющая отношения, а имеющая отношение к теплофизике.
А жизнь у всех разная. У меня, например, в отличие от Вас, наоборот,- редко возникает задача неточно измерять температуру... Только когда у меня температура...
Еще Вам скажу, что тройная точка... она, как раз-таки и стабильна и не зависит от тех факторов, которые Вы упоминаете... На то это и ТРОЙНАЯ точка. По ней калибруются, а не измеряют ее температуру .... так сказать... лучше будет.

Все конец рабочей недели. Пора домой.
На затравочку:
Тройна́я то́чка — точка на фазовой диаграмме, где сходятся три линии фазовых переходов. Тройная точка - это одна из характеристик химического вещества. Обычно тройная точка определяется значением температуры и давления, при котором вещество может равновесно находится в трёх (отсюда и название) агрегатных состояниях — твёрдом, жидком и газообразном. В этой точке сходятся линии плавления, кипения и сублимации. - это из Wiki
Из практики: при малом давлении вода будет кипеть при комнатной температуре, и наооборот при большом - не закипит даже при 200. Проверяли .
А вообще Я Вам про другое говорил. Я ставил под сомнение саму необходимость подобных измерений температуры при нормальных, не в лабораторных условиях.

Разговор об измерениии абсолютной температуры !!! О точности измерений обеспечиваемой в интервале между поверками. Для самых точных платиновых термометров сопротивления он составляет всего 1 год при погрешности +-0,1С. Так что сегодня ваша мормышка буде показывать 20.0000, а завтра (месяц) 22.0000 при той же температуре. Математика, с помощью которой можно получить много знаков после запитой вторична, первично старение (деградация) самого датчика и возможности устройства хранения температуры (флуктуации температуры внутри термостата).

Не читайте в конце рабочей недели Wiki. В тройной точке нет уже степеней свободы, поэтому и температура и давление являются константами. И не линии там сходятся... Это единственная точка, в которой все три фазы могут равновесно сосуществовать. Может меняться только содержание вещества в фазах...
А то, что температура кипения зависит от давления, это не только из Вашей практики, но и теория имеется...

а вот такая идея калибровки нелинейных термометров до 0.01К прокатит, как вы думаете:
в термос наливаем воду со льдом, помещаем нагреватель, термос закрываем, через нагреватель пропускаем точно известный ток в течение точно известного времени. Воду перемешиваем механической мешалкой.

снимаем график. Предполагая, что теплопотери несущественны, строим таблицу поправок зависимости характеристики (сопротивления) термометра от температуры.

Если термос будет герметичный, то у вас изохорический процесс получается. Да еще и при наличии фазового перехода. Температура от давления будет зависеть, которое вы забыли учесть. Да и рабочую жидкость надо брать такую, чтобы в диапазоне калибровки датчика у нее фазовых переходов не было. ИМХО конечно.

А лед Вам зачем? Можно, наверное... Только нагреватель с нулевым ТКС, питать стабилизированным током, тепловые потери измерить предварительно или сделать тепловой экран, вода дистилированная и обезгаженная. Теплоемкость сосуда входит еще... Мощность мешалки учесть...
Получится водяной калориметр в инверсном включении (использовании)...
Давным-давно был придуман. А используется и по сей день... и со льдом... В жару холодненькое?

врядли термос герметичный. хотя, может вакуумное масло взять?



ну лед типа для воспроизведения 0.0 градуса цельсия.
о теплоемкости сосуда я не подумал.

Вода чем хороша? Теплоемкостью... известной... Только взять весы. Отвесить полкило воды...измерить, добавить еще полкило... и можно учесть теплоемкость сосуда... Хотите сами сделать сканирующий калориметр?

В измерение температуры среды или объекта с точностью 0.001 *С не верю абсолютно, хотя некоторые призводители приводят такие данные. Причин несколько.

Первая - это собственное тепловыделение в термометре. Реальные приборы позволяют измерить напряжение порядка 1 мкВ (при высоком входном сопротивлении). Платина дает примерно 0.4% на градус. Если нужно измерять 0.001 градуса, то измерять нужно 4*10^-6 от напряжения. Если приравнять это к шуму (1 мкВ), то напряжение на резисторе должно быть 250 мВ - и это заниженная величина. Соответственно мощность при сопротивлении резистора 1 кОм будет порядка 100 мкВт. А тепловое сопротивление между терморезистором (корпусированным) и средой (!а не с корпусом) трудно сделать меньше нескольких градусов на ватт, поэтому только эта погрешность будет порядка 10-100% от требуемой точности. При использовании специализированных терморезисторов в узком диапазоне температур этоу погрешность можно снизить на порядок, но их нелинейность и нестабильность...

Вторая причина - тепловой контакт со средой. Как уже сказано - его очень трудно сделать хорошим.

Третья причина - теплопроводность подводящих проводов. Она тоже дает существенную погрешность. Ее можно уменьшить проводя провода в измеряемой среде, чтобы они имели равную с ней температуру, но среда-то будет изменять свою температуру из-за контакта с ними. И что тогда мы измеряем?

Получается как в квантовой механике - прибор влияет на контролируемый объект.

Четвертая причина - покажите мне объект, температура в разных точках которого одинакова с точностью до 0.001 градуса. А иначе как можно говорить об измерении температуры объекта если в разных его точках она разная?

И, наконец пятая причина - а как вы собираетесь калибровать такой термометр? На таком уровне точности все термометры нелинейны и калибровать их нужно во всем диапазоне температур.

В реальных условиях обеспечить абсолютную погрешность измерения температуры порядка 0.1 *С уже весьма сложно. Вот разрешение действительно можно сделать хоть 10^-4, а абсолютную погрешность... Увы.