二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)可用于直接測量，也可作為標(biāo)準(zhǔn)器使用，如檢定一等水銀溫度計(jì)，在省、市級檢定機(jī)構(gòu)、企事業(yè)廣泛使用。JJG160-2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》對二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的檢定做了相應(yīng)規(guī)定，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的檢定標(biāo)準(zhǔn)器為一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻，檢定項(xiàng)目包括：Rtp、WZn、WSn（或W（100））、自熱效應(yīng)等，并計(jì)算給出W（100）（或WSn）、WGa。基于二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)精度要求和檢定結(jié)果處理后檢定證書上給出的數(shù)據(jù)位數(shù)的要求，本文對二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的檢定方法、靜壓修正數(shù)據(jù)處理，以及規(guī)程中的幾點(diǎn)值得商榷的地方作了探討。
1、檢定方法的改進(jìn)
1.1 Rtp檢定方法
水三相點(diǎn)是熱力學(xué)溫度的唯一基準(zhǔn)點(diǎn)，也是ITS-90定義的固定點(diǎn)之一。目前檢定水三相點(diǎn)用的是水三相點(diǎn)瓶，剛凍好的水三相點(diǎn)瓶內(nèi)應(yīng)力較大，所以應(yīng)保持24h后再用。根據(jù)JJG160-2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》中對二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)Rtp的檢定規(guī)定，在每個(gè)固定點(diǎn)Zn和Sn（或100℃）前后都要對Rtp進(jìn)行測量，固定點(diǎn)要復(fù)現(xiàn)兩次，每次固定點(diǎn)測量完后都要對Rtp進(jìn)行測量，為了測量自熱效應(yīng)還要分別測量工作電流為1mA下的溫度計(jì)的電阻值，和工作電流的
倍時(shí)的電阻值，即至少要測量1mA時(shí)的Rtp值5次，
mA時(shí)的Rtp值1次，即要對Rtp進(jìn)行至少6次的檢定。而Rtp的檢定標(biāo)準(zhǔn)裝置水三相點(diǎn)瓶凍制后保持24h后才可使用，過多的測量次數(shù)，嚴(yán)格的測量方法，導(dǎo)致檢測程序繁瑣，基于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻制造技術(shù)和測量儀器準(zhǔn)確度的提高，對于Rtp的測量次數(shù)可以適當(dāng)?shù)臏p少。即減少測量的批次，增加每次測量時(shí)的讀數(shù)，取多次讀數(shù)的平均值作為該次測量結(jié)果。下面以二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)WZPB-2(Pt25)為例，用減少水三相點(diǎn)的檢定批次的方法進(jìn)行檢定，檢定數(shù)據(jù)見表1。表1 二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定數(shù)據(jù)
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規(guī)格型號 |
WZPB |
WZPB |
WZPB-2 |
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Zn(Ω) |
RZn被 |
64.673958 |
62.358396 |
65.299922 |
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Rtp被 |
25.178521 |
24.276662 |
25.423840 |
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RZn標(biāo) |
66.204827 |
66.204827 |
66.204827 |
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Rtp標(biāo) |
25.773695 |
25.773695 |
25.773695 |
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水沸點(diǎn)（Ω） |
R被 |
35.064051 |
338085305 |
354048125 |
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Rtp被 |
25.1785695 |
24.2766905 |
25.423847 |
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R標(biāo) |
35.8936055 |
35.8936055 |
35.893363 |
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Rtp標(biāo) |
25.7737525 |
25.7737525 |
25.7737525 |
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水三相點(diǎn)（Ω） |
1mA |
25.178553 |
24.276676 |
25.423844 |
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25.178771 |
24.276880 |
25.423996 |
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自熱效應(yīng) |
2.2 |
2.1 |
1.5 |
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Rtp |
25.1786 |
24.2767 |
25.4238 |
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WZn |
2.56862 |
2.56866 |
2.56845 |
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WSn |
1.89262 |
1.89266 |
1.89256 |
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W(100℃) |
1.39270 |
1.39271 |
1.39267 |
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WGa |
1.11812 |
1.11812 |
1.11811 |
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a |
-1.97×10-4 |
-1.41×10-4 |
-2.37×10-4 |
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b |
3×10-6 |
-1.7×10-5 |
-3.8×10-5 |
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1.2 靜壓修正
二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)要進(jìn)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(diǎn)內(nèi)樣品液面至溫度計(jì)感溫元件中部距離，單位為厘米。經(jīng)過靜壓修正的電阻值Rtp與未經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的浸沒深度為30cm左右，故ltp＜30cm，取ltp=30cm，Rtp＜26Ω，取Rtp=26Ω，計(jì)算△Rtp=2.2776×10-5，換算為溫度約為0.228mK，規(guī)程中對使用中的二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性要求為：固定點(diǎn)分度多次的差值Rtp不超過5.0mK，相鄰周期檢定結(jié)果的差值Rtp不超過10mK，而經(jīng)理論推算△Rtp絕不超過0.228mK，與規(guī)程要求相差一到兩個(gè)數(shù)量級，故在檢定二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)，水三相點(diǎn)可不進(jìn)行靜壓修正。
1.3 關(guān)于規(guī)程中的幾點(diǎn)值得商榷的地方
1.3.1 外護(hù)管長度規(guī)程在通用技術(shù)要求的4.1.2中這樣規(guī)定：“……使用在600℃以下的溫度計(jì)其外護(hù)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最大值，而不說最小值或是用范圍來規(guī)定，故對其外徑的規(guī)定應(yīng)改為“其外徑均小于7.5mm”更簡潔明白。
1.3.2 W（100）的計(jì)算
規(guī)程中為了計(jì)算100℃時(shí)的W（100℃）給出公式16為：W（100℃）=Wt+K[W（100℃）*-Wt*]，注釋說明“W（100℃）-標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)檢定證書上的W（100℃）”。注釋中的W（100℃）應(yīng)換為W（100℃）*才準(zhǔn)確。
1.3.3 退火
JJG160-2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》對退火的上限和時(shí)間都做了要求，但對二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)具體檢定時(shí)的退火要求說的不太明確。規(guī)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(guī)定在660℃或600℃退火4h。根據(jù)二等標(biāo)準(zhǔn)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(jié)
省級計(jì)量檢定部門主要進(jìn)行二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的檢定，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的檢定周期為兩年，各省約有100余支，在不影響檢定結(jié)果的前提下，適當(dāng)?shù)臏p少水三相點(diǎn)的測量次數(shù)，取消靜壓修正，可以減少重復(fù)勞動(dòng)，使檢定工作更加簡潔高效，有利于實(shí)際工作的進(jìn)行。
《二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定方法的改進(jìn)》作者：河北邯鄲.中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所 靳辰
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