Не секрет, что для целей измерения температуры типично я применяю термодатчики Texas Instruments TMP117, имеющие весьма впечатляющие гарантированные параметры, и прослеживаемые к NIST.
Типично, их мне более чем достаточно, но эпизодически, я посматривал на разные калиброванные терморезисторы Pt100, Pt1000 импортного производства. Но так и не хватило духу попробовать, так как с этим сопряжен ряд проблем. Главная из которых – занятость одного из мультиметров под задачу измерения температуры. А для создания своего измерительного блока под эти датчики, не хватило хотелки. Короче говоря, не так-то уж мне это и нужно. Но тут на одном из форумов мне подсказали, что есть в Сибирских лесах такая контора ООО “Термэкс”, которая по мимо прочего варит классные термометры. Изучив их каталог, мой выбор естественно пал на самую топовую и нафаршированную модель их термометра Termex LTA/2Б-Э-Э. Которая не только имеет гарантированную точность ±0.02°C в диапазоне от -50°C до +200°C, но и признается эталоном 3-го разряда и прослеживается до наших первичных эталонов. Такой вариант, когда я получаю не отдельный датчик, а законченное устройство с гарантированными характеристиками, меня заинтересовал. Бюджеты были выделены, и Термэкс за месяц сварил мне термометр.
Это вариант, “полный фарш!”, с двумя эталонными датчиками, аттестованными на эталон 3-го разряда каждый и с блютус-модулем.
Термометр приехал уже поверенный как эталон 3-го разряда, и так-же по моей просьбе к нему был предоставлен протокол поверки. Со всеми его измерениями.
Коэффициенты полинома Каллендара-Ван Дюзена на каждый его датчик Pt100 индивидуально определены в ходе поверки, и индивидуально прошиты в прибор. Датчики имеют индивидуальную лазерную маркировку, чтобы их не перепутать, и не подключить случайно не тот датчик не к своему каналу.
И по сути это готовое, высокоточное средство измерения температуры, как говорится, бери пользуйся!
Хотелка была удовлетворена, но я был бы не я, если-бы его не поизучал, о чем и поведаю Вам коллеги сегодня.
Наблюдение первое – Moving Average
В доке к этим термометрам особо не афишируется акцент на том, что поставляются эти термометры с включенным по умолчанию Moving Average фильтром, знакомым моим читателям, еще со времен разработки дозиметров серии “Микрон”.
Фильтр этот хороший, удобный и отлично маскирует шумы измерительного тракта, позволяя удешевить его. Но неизбежно добавляет инерционность к измерениям. По умолчанию настройка стоит на глубину очереди в 10 измерений, со сбросом фильтра, при резком отклонении температуры на 0.2°C, что позволяет уменьшить инерционность при резких её скачках.
Но первый вопрос который у меня возник, насколько данная настройка оптимальна? И тут нам с Вами коллеги, на помощь конечно проходит любимый дядюшка Аллан, в честь которого был назван столь любимый мною аналитический прием расчёта сигма-тау вариации. Так-же известный читателю как метод “Девиации Аллана”. Позволявший помимо прочего оценить шумовую полку, параметры стабильности, и выбрать оптимальные настройки фильтров.
Но для анализа девиации только измерительных каскадов, исключая девиацию непосредственно самой температуры, нам надо избавится от температуры 
Ошибиться нельзя, ведь если фильтр будет не достаточно глубокий, показания термометра будут чересчур шумные, а если настройку завысить, то будет очень неприятная инерционность.
Просто запихнуть термометр в мой воздушный термостат нельзя, поскольку даже самая клёво настроенная петля PID-регулирования, добавит шум, а значит исказит результат расчёта шумовой полки. Тут возникла идея использовать мой самодельный свинцовый домик для гамма-спектрометрии проекта “Экскалибур”. Структура которого, благодаря огромной теплоемкости 130 килограммового свинцового цилиндра и нескольким слоям внутренней и внешней теплоизоляции, оптимизирована для максимального демпфирования дрейфа температур внутри домика. Это важно для гамма-спектрометрии, и это свойство пригодится и в эксперименте с термометром.
Внутрь домика была помещена емкость с двумя литрами воды, в которую были погружены датчики термометра, но так, чтобы они не касались дна и стенок. Это обеспечивает не только их равную температуру, но и еще большее демпфирование комнатной температуры.
Установка была выдержана 4-ро суток, для достижения теплового баланса воды и свинца. После чего с термометра был снят часовой лог, с минимальным временем семплирования 1 сек, и выключенными фильтрами.
И произведен его анализ.
Как видно, имеется легкий дрейф температуры на Δt=+0.036°C за час, так как даже за 4-ро суток температура системы не выровнялась до средне-комнатной, потому-что такая теплоемкая система очень инерционна, но это не помешало эксперименту, только загнуло “хвост” девиации вверх, показывая наличие дрейфа температуры.
Анализ показывает, что при разрешении термометра в 0.001°C оптимальной настройкой усреднения будут значения глубины фильтра от 13 секунд и более. Значит производитель не сильно ошибся выбрав настройку 10 секунд. Я считаю оптимальным выставить эту настройку на 20 секунд, чуть ниже разрешения термометра. Что соответствует точке [Tau=20сек; Sigma=0.0008°C]. А настройки порога сброса фильтра выставить на 0.1°C, для устранения инерционности при резких изменениях. При этих настройках визуально график температуры становится намного менее шумным, и цифры на дисплее термометра перестают так сильно “скакать”, по сравнению с режимом отключенной фильтрации.
При той-же Δt=+0.036°C. Смотрится уже куда лучше чем без фильтра! 
Наблюдение второе – Относительное расхождение
Поскольку в описанных выше условиях, оба датчика находятся в среде с практически равной относительной температурой, меня заинтересовал вопрос, насколько они хорошо относительно друг-друга скалиброваны.
При прошлом тесте среднее по датчику 1 составило 22.6375°C, а по датчику 2 соответственно 22.6388°C. Расхождение соответственно 0.0013°C, что очень не плохо!!!
Но это расхождение, в среднем за час, а я привык работать с данными “здесь и сейчас” 
На это накладываются шумы измерительного тракта и нелинейности, к примеру DNL тракта. Для оценки данного эффекта, данные обоих датчиков были сравнены посекундно, вычитанием.
Пиковое расхождение не превысило Δt1-t2=0.005°C. Что тоже не плохой результат, не идеальный да, но не плохой!
Естественно на других температурах из за интегральных нелинейностей датчиков и измерительных трактов данные будут другие, где-то больше, а где-то может и меньше… но то что я вижу при температуре 22.6°C, мне однозначно нравится! 
Наблюдение третье – Время выхода на режим
Поскольку я “скорострел”, мне стало интересно, за сколько термометр реально входит в устоявшийся режим. (прогревается)
Оценить это достоверно, я не могу, так как у меня нет достаточно стабильных температурных условий. Но я попробовал подержать термометр выключенным какое-то время, а после включить его, и сразу-же начать логирование. Поскольку скорость нарастания температуры в моей “установке” меняется очень медленно и предсказуемо, я могу попробовать примерно прикинуть кривую выхода прибора в режим.
Можно смело сказать, что каких-то значимых эффектов выхода на режим я не увидел. Термометром можно смело пользоваться уже через минуту после включения, а то и раньше, “прогрев” не требуется. Нужно только дождаться пока наполнится фильтр, в моем случае 20 сек.
Наблюдение четвертое – Self Heating Effect
Любому, даже самому-самому гипер-супер-пупер датчику, свойственен эффект само-нагрева. Поскольку через датчик протекает ток, и на нем образуется какое-то падение напряжения, а значит на нем выделяется некоторое количество тепла. А значит, неизбежно сам датчик нагревается, и даже подогревает измеряемую среду… эдакая отсылка к “Термометру Шредингера”…. когда измерить что-то можно только неизбежно повлияв на это…
Для оценки этого эффекта, был проведен тест в наиболее сложных условиях, когда датчик размещен в стоячем воздухе и ничего не касается. Поскольку воздушная среда без конвекции, с датчика идет минимально-возможный забор излишнего тепла. Конечно в вакууме результат был-бы еще более фееричный, но не думаю, что эти датчики выдержат глубокий вакуум. По этому из свинцового домика была извлечена емкость с водой, один из датчиков был свободно подвешен в нем, и был произведен замер кривой с момента включения другого датчика расположенного рядом.
Как видно, при подключении датчика, видно характерное нарастание температуры и примерно за 2 минуты температуры выравниваются. Вывод, Δtshe составляет 0.005….0.01°C в стоячем воздухе. Что хороший результат. Видимо датчик запитывается импульсно, для понижения нагрева и увеличения ресурса батарей.
Наблюдение пятое – От 0 до 100°C
Не один год ходят споры, можно ли получить в домашних условиях реперные точки температуры. Я уверяю что нет, нельзя! Но у меня-же крейзи блог… Значит надо посмотреть “А что будет если?”
Если сварить эталон 3-го разряда в чайнике.
И если при этом учесть метео-данные, поскольку температура пара строго зависит от давления.
То размещая термометр в чайнике таким образом, чтобы он не касался воды и стенок чайника, и был полностью подвешен в пару, то можно измерить температуру пара. При 735 мм.рт.ст., расчётная температура пара 99.07°C. Реальная-же дана на графике:
Читатель, помни: шуточки про то, что “у Шодана теперь есть поверенный чайник”, я не одобряю!!!! Он у меня не поверенный, а калиброванный! Так как аккредитации на поверку чайников у меня нет. 
И так, что мы видим? А то что реальная(99.117°C±0.02°C) и расчётная(99.07°C) температуры не равны, но очень близки.
Так-же этот тест показал мне реальную скорость термической реакции, при погружении датчика 1 в пар.
Она составила около 22 секунд, до достижения разницы в 0.1°C, и где-то 60 секунд, до полного выравнивания температур.
Не плохо! Очень не плохо!!!
Но теперь конечно-же надо мой эталон 3-го разряда заморозить!
Получить тройную точку воды в домашних условиях нельзя, это факт. Для этого нужна колба тройной точки воды, которой у меня нет. Но излюбленный приём доморощенных калибраторов, я таки проверю, так как у меня есть бутылка из под молока и дистилировка Создав лёдо-водную смесь, посмотрим, термометром, какой она будет температуры. Погружать датчики будем так, чтобы они не касались стенок бутылки, и льда. И составим график измеренной температуры. И посмотрим, насколько близко эксперимент подойдет к температуре тройной точки воды 0.010°C.
Как я уже ранее наблюдал с TMP117, достежение искомой точки перехода вода-лед имеет очень характерную форму, когда температура стремительно падает, и вдруг “останавливается” на какой-то отметке, на которой удерживается продолжительное время. (так называемая “полка”) Если эксперимент проведен верно, это будет очень характерный заметный эффект.
Как видно, мне удалось получить искомый эффект.
Первые 35 минут эксперимента показали высокую нестабильность моей экспериментальной установки, но льда в ней еще было много. Этого быть не должно! Такой эффект возникает, когда датчик преимущественно погружен в воду, далеко от льда, и из за этого начинает “чувствовать” как вода набирает тепло из внешней среды. На 35-й минуте эксперимента, я подтянул датчики ближе ко льду, и как видно дрифт серьезно уменьшился. Значит я таки нашел искомую “тепловую точку G”. Хоть и эти результаты измерения вкладываются в 0.010°C ±0.02°C, и почти не выходят за эти приделы, надо помнить, что эксперимент не чистый. Конечно в виду отсутствия у меня колбы тройной точки воды.
Если рассмотреть эффект полки целиком, взяв все 3 часа эксперемента, то выходит примерно следующее:
Смесь лед-вода ведет себя несколько не предсказуемо. Температуру в разных зонах этой смеси “дрифтит” по разному. Но результат очень близок к искомому! По этому, метод в домашних условиях скорее работает, чем нет. Хотя на высокую точность в таком эксперименте пожалуй рассчитывать не приходится.
Именно по этому, из за непредсказуемости эффекта пара, и эффекта перехода лед-вода, и в условиях их высокой нестабильности, когда лаба не подготовлена должным образом, именно по этому параметры шума я измерял в свинцовом домике.
Наблюдение шестое – Софт
Одним словом, софт ужасен.
Софт для блютус-соеденения, на моем телефоне не подключается к термометру.
Я конечно уже отправил баг-репорт производителю, но не уверен что проблему исправят.
Программа LtaGraph, чьи скриншоты заполняют этот обзор, не имеет нормальных средств ручного масштабирования графика, ну… так чтобы удобно было… нет, нифига не удобно там. Лог выгружается в CSV с относительной шкалой времени. Это не удобно. К примеру софт Keithley выгружает лог сразу с двумя шкалами, с относительной и абсолютной.
LtaGraph очень долго запускается, более 10 сек! При отключении термометра повисает. Если случайно запустить два экземпляра программы их ни один потом невозможно закрыть.
В целом LtaGraph работает, но выглядит ну скажем так… сыровато.
Резюме
Термометр классный. Да я не могу проверить его точность, нечем. Но все остальное, с чем я сталкивался, в нем просто отлично. Кроме софта.
Торжественно объявляю, что с этого момента он принят на вооружение моей домашней лаборатории.
Рекомендую к покупке!!!