靳辰:二等標準鉑電阻溫度計檢定方法的改進
2023年01月25日 10:00:55
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導讀：中國船舶重工集團公司第七一八研究所靳辰通過對《JJG160-2007標準鉑電阻溫度計檢定規程》的解讀，提出檢定二等標準鉑電阻溫度計的改進方法，使檢定工作更加科學、簡便。
二等標準鉑電阻溫度計可用于直接測量，也可作為標準器使用，如檢定一等水銀溫度計，在省、市級檢定機構、企事業廣泛使用。JJG160-2007《標準鉑電阻溫度計檢定規程》對二等標準鉑電阻溫度計的檢定做了相應規定，的檢定標準器為，檢定項目包括：Rtp、WZn、WSn（或W（100））、等，并計算給出W（100）（或WSn）、WGa。基于二等標準鉑電阻溫度計精度要求和檢定結果處理后檢定證書上給出的數據位數的要求，本文對二等標準鉑電阻溫度計的檢定方法、靜壓修正數據處理，以及規程中的幾點值得商榷的地方作了探討。
1、檢定方法的改進1.1 Rtp檢定方法
是熱力學溫度的基準點，也是ITS-90定義的固定點之一。目前檢定水三相點用的是水三相點瓶，剛凍好的水三相點瓶內應力較大，所以應保持24h后再用。根據JJG160-2007《標準鉑電阻溫度計檢定規程》中對二等標準鉑電阻溫度計Rtp的檢定規定，在每個固定點Zn和Sn（或100℃）前后都要對Rtp進行測量，固定點要復現兩次，每次固定點測量完后都要對Rtp進行測量，為了測量自熱效應還要分別測量工作電流為1mA下的溫度計的電阻值，和工作電流的
倍時的電阻值，即至少要測量1mA時的Rtp值5次，
mA時的Rtp值1次，即要對Rtp進行至少6次的檢定。而Rtp的檢定標準裝置水三相點瓶凍制后保持24h后才可使用，過多的測量次數，嚴格的測量方法，導致檢測程序繁瑣，基于標準鉑電阻制造技術和測量儀器準確度的提高，對于Rtp的測量次數可以適當的減少。即減少測量的批次，增加每次測量時的讀數，取多次讀數的平均值作為該次測量結果。下面以二等標準鉑電阻溫度計WZPB-2(Pt25)為例，用減少水三相點的檢定批次的方法進行檢定，檢定數據見表1。
表1 二等標準鉑電阻溫度計檢定數據 規格型號 | WZPB | WZPB | WZPB-2 |
Zn(Ω) | RZn被 | 64.673958 | 62.358396 | 65.299922 |
Rtp被 | 25.178521 | 24.276662 | 25.423840 |
RZn標 | 66.204827 | 66.204827 | 66.204827 |
Rtp標 | 25.773695 | 25.773695 | 25.773695 |
水沸點（Ω） | R被 | 35.064051 | 338085305 | 354048125 |
Rtp被 | 25.1785695 | 24.2766905 | 25.423847 |
R標 | 35.8936055 | 35.8936055 | 35.893363 |
Rtp標 | 25.7737525 | 25.7737525 | 25.7737525 |
水三相點（Ω） | 1mA | 25.178553 | 24.276676 | 25.423844 |
mA | 25.178771 | 24.276880 | 25.423996 |
自熱效應 | 2.2 | 2.1 | 1.5 |
Rtp | 25.1786 | 24.2767 | 25.4238 |
WZn | 2.56862 | 2.56866 | 2.56845 |
WSn | 1.89262 | 1.89266 | 1.89256 |
W(100℃) | 1.39270 | 1.39271 | 1.39267 |
WGa | 1.11812 | 1.11812 | 1.11811 |
a | -1.97×10-4 | -1.41×10-4 | -2.37×10-4 |
b | 3×10-6 | -1.7×10-5 | -3.8×10-5 |
1.2 靜壓修正二等標準鉑電阻溫度計在水三相點要進行靜壓修正，修正后的電阻值為：Rtp=Rtp（均）×（1+2.92×10-8×ltp），其中，ltp為固定點內樣品液面至溫度計感溫元件中部距離，單位為厘米。經過靜壓修正的電阻值Rtp與未經過靜壓修正的電阻值之差為：△Rtp=Rtp-Rtp（均）=Rtp（均）×2.92×10-8×ltp。
我們以Pt25為例，理論估算一下△Rtp的取值范圍，標準鉑電阻溫度計的浸沒深度為30cm左右，故ltp＜30cm，取ltp=30cm，Rtp＜26Ω，取Rtp=26Ω，計算△Rtp=2.2776×10-5，換算為溫度約為0.228mK，規程中對使用中的二等標準鉑電阻溫度計穩定性要求為：固定點分度多次的差值Rtp不超過5.0mK，相鄰周期檢定結果的差值Rtp不超過10mK，而經理論推算△Rtp絕不超過0.228mK，與規程要求相差一到兩個數量級，故在檢定二等標準鉑電阻溫度計時，水三相點可不進行靜壓修正。
1.3 關于規程中的幾點值得商榷的地方1.3.1 外護管長度規程在通用技術要求的4.1.2中這樣規定：“……使用在600℃以下的溫度計其外護管的長度為470mm±10mm，其外徑均小于6mm-7.5mm，……”。對于上限的要求我們一般只說值，而不說最小值或是用范圍來規定，故對其外徑的規定應改為“其外徑均小于7.5mm”更簡潔明白。
1.3.2 W（100）的計算規程中為了計算100℃時的W（100℃）給出公式16為：W（100℃）=Wt+K[W（100℃）*-Wt*]，注釋說明“W（100℃）-標準溫度計檢定證書上的W（100℃）”。注釋中的W（100℃）應換為W（100℃）*才準確。
1.3.3 退火JJG160-2007《標準鉑電阻溫度計檢定規程》對退火的上限和時間都做了要求，但對二等標準鉑電阻溫度計具體檢定時的退火要求說的不太明確。規程3.2.2.2中要求在上限溫度退火2h；5.3.6中要求使用在400℃以上要求在600℃退火2h，使用在400℃以下要求在450℃退火2h；5.3.7規定在660℃或600℃退火4h。根據二等標準鉑電阻的具體使用溫度和精度要求，在450℃退火2h較為合理。
2、總結省級計量檢定部門主要進行二等標準鉑電阻溫度計的檢定，二等標準鉑電阻溫度計的檢定周期為兩年，各省約有100余支，在不影響檢定結果的前提下，適當的減少水三相點的測量次數，取消靜壓修正，可以減少重復勞動，使檢定工作更加簡潔高效，有利于實際工作的進行。《二等標準鉑電阻溫度計檢定方法的改進》作者：河北邯鄲.中國船舶重工集團公司第七一八研究所 靳辰
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