Method of simplified individual three-point calibration of TVO temperature sensors in range from 4 to 300 K

Seminars

Veksler and Baldin Laboratory of High Energy Physics

Seminar “Innovation and Applied Research”

Date and Time: Thursday, 12 March 2026, at 11:00 AM

Venue: bld. 215, room 347, Veksler and Baldin Laboratory of High Energy Physics, online on Volna

Seminar topic: “Method of simplified individual three-point calibration of TVO temperature sensors in range from 4 to 300 K”

Speakers: Yuri Filippov1, А. Yu. Filippov2

1 – VBLHEP JINR
2 – GlowByte

Abstract:

Предложен метод индивидуальной калибровки резистивных криогенных датчиков температуры, T, на основе резисторов ТВО-0,125 Вт с номиналами R0 ≈ 1000 ±100 Ом при Т ≈ 293 К, который базируется всего на трех реперных точках R(T), сравнительно просто реализующихся в равновесных жидком гелии (Ts ≈ 4,2 К) и азоте (Ts ≈ 77,3 К) при атмосферном давлении, а также при комнатной температуре (около 293 К).

Особенность предложенного расчетного алгоритма нахождения температур T(R) состоит в использовании разновидности логарифмического полинома пятой степени с линейными поправками для четырех диапазонов фиксированных температур, которые универсальны практически для любых рекомендованных датчиков ТВО. Особенность процедуры определения калибровочных коэффициентов предложенного полинома состоит в том, что необходимые дополнительные точки для этого находятся на основе значений производных dR/dT в отмеченных трех реперных точках, причем экспериментально найденные закономерности для них тоже носят универсальный характер для любых датчиков ТВО.

Проведено сравнение результатов классических 33-хточечных калибровок, полученных с помощью имеющегося калибратора, параметры которого соответствует требованиям Международной температурной шкалы 1990 года, с предложенным упрощенным вариантом для партии из 19 термодатчиков номиналом R0 = 1100 Ом. Показано, что отдельные датчики поправок не требуют, а для группы других датчиков обнаруживаются показания с максимальными относительными расхождениями не более 1 % в диапазоне температур преимущественно от 6 до 7 К, что соответствует, например, величине 0,06 К при Т ≈ 6 К. Учет второй поправки обеспечивает для третьей группы датчиков отклонения преимущественно в ±0,5 % в диапазоне 4,2‒8,6 К. Показана возможность расширения диапазона применения предложенного алгоритма до величин 4 и 300 K посредством использования найденных производных на нижнем и верхнем пределах реперных температур с хорошей для практики точностью. Приведена приемлемая сравнительная информация для 12 датчиков номиналом R0 = 910 Ом и даны рекомендации по начальному отбору датчиков ТВО, подходящих для процедур упрощенной калибровки.