JJG857-1994锗电阻温度计.pdf

中华人民共和国国家计量检定规程 J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 锗 . 电 阻 温 度 计 Ger m a ni um Re s i s t an c e The r m o m e t er 1 9 9 3 一1 1 一2 7发布1 9 9 4 一0 6 一0 1 实施 国 家 技 术 监 督 局发布 J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 锗电阻温度计检定规程 V e r i f i c a t i o n R e g u l a t i o n o f Ge r mani u m Re s i s t a nc e The r mome t e r J J G 8 5 7 -1 9 9 4 。.。.。.。.勺.洛 本检定规程经国家技术监督局于 1 9 9 3 年 1 1 月 2 7日 批准，并自1 9 9 4 年 0 6月 0 1日起施行。 归 口单 位 : 起 草单 位 : 中国计量科学研究院 中国计量科学研究院 本规程技术条文由起草单位负责解释 J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 本规程主要起草人 : 李耀南( 中国计量科学研究院) J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 目录 概述 ( 1) 二技术要求 (2) 三检定条件 (2) 四检定项目和检定方法(3) 五检定结果的处理和检定周期( 4) J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 锗电阻温度计检定规程 本检定规程适用于新制造和使用中的温度范围为 1 . 5 - - 3 0 K的锗电阻温度计的检 定 一概述 在纯净的金属半导体中适当掺人极微量的杂质，可以明显地改变其电阻温度特性， 使半导体的电阻率在较低温度范围内随温度呈负指数变化。锗电阻温度计就是利用这种 特性制成的。 锗电阻温度计的感温元件是一小片掺杂质的单晶锗，切成桥状元件 ，称为锗桥。用 四根细金丝与锗单晶桥连接，封进镀金 ( 或铂金)的套管中，内部充以氦气，如图 1 所 不o 铂环 铂丝 焊接点 充氦孑 匕 锗桥 图 1 锗 电阻 温度计结 构示意图 锗电阻温度计作为 3 0 K以下的工作用温度计，其检定数据通常用多项式最小二乘 法拟合。， n次多项式为: lo g T一艺。 ( lo g R ) ( 1 ) 也可以采取下列形式 : lo g R一兄d , ( lo g T ) ( 2 ) 式 ( 1 )和式 ( 2 )中的。 ， 和d是多项式的系数。 为避免拟合温区内接近上限和下限温度处的拟合标准偏差变大，应加权。 .I J G 8 5 7 - 1 9 9 4 二技术要求 1 外观 温度计的长度应小于 1 0 m m，外径应小于 4 m m。四根引线分别为白、黄 、绿、黑 色，编码为 +I , + V，一V，一I引线。外壳表面应光滑，不得有划痕和碰伤的痕迹。 温度计应有出厂编号。 2 电阻值 温度计在 4 . 2 K时的电阻值通常为 5 0 0 -20 0 0 0 。那些专用于 1 0 K以下的锗电阻 温度计 4 . 2 K时一般为 1 0 0 一2 0 0 n , 3 稳定度 3 . 1 新生产的温度计经受液氦温度与室温之间 1 0次热循环后，在4 . 2 K测量的重复性 ( 以标准偏差表示)不应大于 3 mK , 3 . 2 本次检定结果与上一周期的检定结果之差不大于 1 0 m K, 4 自热效应 为了保证温度计有足够的电压灵敏度和避免过大的自热效应，要求通过温度计的电 流使温度计的电压降为2 - 4 m V ， 功耗小于0 . 2 tL W, 5绝缘电阻 在环境温度 1 5 -3 5 C，相对湿度不超过8 0 %的条件下 ，温度计引线之间的绝缘电 阻大于 7 0 Md 2 , 三检定条件 6 标准器 检定锗电阻温度计的标准仪器，在 1 . 5 - - 1 4 K范围内使用标准锗铁电阻温度计;在 2 7 -3 0 K范围内使用标准套管铂电阻温度计;在 1 4 - - 2 7 K范围内可以使用标准佬铁电 阻温度计，也可以使用标准套管铂电阻温度计。 7检定设备 7 . 1 低温绝热恒温器及配套的控温仪。整套装置的控温稳定度优于 士 0 . 5 mK / 3 0 mi n , 7 . 2 0 . 0 1 级低电势直流电位差计或数字电 压表 ( 最小步进值。 . 1 A V ) ，用于测量锗电 阻温度计。直流比较仪电桥 ( 准确度不低于 1 x 1 0 - 6( 读数)+1 0个最小步进值) ，用 于测量标准温度计。 7 . 3 1 d 2 , 1 0 d 2 , 1 0 0 S 2 , 1 0 0 0 d 2 , 1 0 0 0 0 d 2 系列标准电阻各一只，准确度 5 x 1 0 - 6 , 7 . 4 精密恒流源，稳定度优于 8 x 1 0“ 。 7 . 5 电阻温度计专用转换开关， 其杂散热电势不大于0 . 4 K V , 7 . 6 绝缘电阻测量仪。 8 检定工作必须屏蔽杂散射频场，或在远离杂散射频场的实验室进行。 2 .U G 8 5 7 - 1 9 9 4 四检定项目和检定方法 9 外观检查 ，按第 1 条的要求进行。 1 0 绝缘电阻，按第 5 条的要求测量。 1 1 新生产的温度计经受液氦温度与室温之间 1 0 次热循环，每次热循环后测量温度计 在4 . 2 K时的电阻值 ，根据下式计算测量的重复性 : ， 八、J4 了.、了 一n 一/ 一V 一- r S S T=s , . / ( d R/ d T ) 式中: S r , S T 分别以电阻值和温度值表示的标准偏差; v ; 剩余误差，v : = R一R, R 是单次测量电阻值， 值的平均值 ; R是n次测量电阻 d R / d T温度计在 4 . 2 K时的电阻变化率。 通常在 4 . 2 K附近取 2 - - 3个温度点，根据温度计在这些温度点的测量值来计算 4 . 2 K时 的 d R/ d T. 1 0次热循环的标准偏差应符合第 3 . 1 款的要求。 1 2 锗电阻温度计安装时要特别注意处理好引线的热锚 ，以避免热传导沿引线到达感温 元件 。 1 3 检定点的个数:从 1 . 5 - - 3 0 K不应少于3 0 个。检定点的间隔:1 . 5 - - 4 . 2 K范围约 为 0 . 2 K, 4 . 2 -1 0 K范围为 0 . 2 -0 . 5 K, 1 0 -3 0 K范围为 1 -2 . 5 K o 1 4 按照下列次序测量 顺序:标准一被检一被检被检 反序: 标准一被检一被检 一 被检 往返测量两次，计算各支温度计的测量平均值。 锗电阻温度计不宜换向测量。 巧温度计的自热使用两个不同的电流测量，测量点的选定可把检定范围分成若干段， 选取有代表性的检定点。 先通过电流 I , ， 测得电 阻值 R , 。然后通过稍大的电 流 1 2 ， 测 得电阻值 RZ 。于是电流 1 ; 引起的 自 热效应为: A R=( R : 一 RI ) A( 1 2 / I i ) 2 一1 ( 5 ) 温度计的电阻值应修正到零电流时的电阻值 ，即从各个检定点温度计的测量电阻值 R; 中减去该检定点 自热效应 Ro 1 6 检定数据多项式拟合 把各个检定点的温度 T ( K)和锗电阻温度计的电阻值 R ( S 2 )代人式 ( 1 ) ( 或式 ( 2 ) ) ，用最小二乘法求出多项式的系数 . ，c i ,，。 。 ，( 或 d o , d i ,，d , , ) . J J G 8 5 7 - 1 9 9 4 1 7 计算温度计的分度表 利用式 ( 1 )( 或式 ( 2 ) ) ，把温度计已知的系数 。 ，c 1 d 衬 和设定的温度间隔 ( 通常取 0 . 0 1 K 或 0 . 1 K)输人计算机， T ( K) 对应的电阻值 R ( 0 ) . 1 8 检定数据拟合的标准偏差按下式计算: ( 或 d o , d i ， 计 算 出 各 个 温 度 艺v ; / ( m一 n ) ( 6 ) 式中:、 检定数据拟合的标准偏差; v 剩余误差，v ; = R 。 一 R m , R 。 是某一温度点检定时被检定温度计的测量 值， R 。 是该温度点的 计算电阻值; m检定点的个数; n 自由度 ( 多项式的阶) 。 检定数据拟合的标准偏差换算成温度应不大于2 mK o 五检定结果