JJG 160-2007标准铂电阻温度计

可G中华人民共和国国家计量检定规程标准铂电阻温度计2007-06-14发布2007-12-14实施标准铂电阻温度计VerificationRegulationof1范围 2概述 2.1温度值的定义及内插方法 2.2符号说明 3计量性能要求 3.1电阻特性 3.2技术条件 4通用技术要求 4.1外观尺寸 4.2结构 5计量器具控制 5.1检定条件 5.2检定项目 5.3检定方法 5.4计算公式 5.5检定结果的处理 5.6检定周期 附录A检定证书(背面)格式 附录B检定结果通知书(背面)格式 附录C参考函数W,(t)的系数数值表 附录E(-189.3442～0.01)℃温区内参考函数表 附录F(0～660.323)℃温区内参考函数表 1本规程适用于-189.3442℃~660.323℃(或各分温区)工作基准、一等和二等标准1990年国际温标(ITS—90)规定在-189.3442℃~660.323℃温区内的温度值由在在0℃~660.323℃温区的参考函数定义为式(3)为式(2)的逆函数，它在0.13mK之内与式(2)相一致，为参考函数，在0℃~660.323℃温区内参考函数W(t)的数值表见附录F;常数C₀,C,D₀,D,在附录C列出。在0℃~660.323℃温区的偏差函数为△W(t)=W(t)-W(t)=a[W(t)-1]+b[W(t)-1]²+c[W(t)-1]³(4)式中，a,b,c为系数，系数a,b,c是由标准铂电阻温度计在水三相点、锡凝JJG160—20072在83.8058K～273.16K(-189.3442℃~0.01℃)温区的参考函数为式(6)为式(5)的逆函数，它在0.13mK之内与式(5)相一致在83.8058K～273.16K(-189.3442℃~0.01℃)温区的偏差函数为△W(t)=W(To)-W(To)=a[W(Tm)-1]+b[W(Tm)-1]lnW(Tg)式中，系数a,b由温度计在水三相点、氩三相点和汞三相点上的测量值求得。在-200℃~0℃温区内偏差函数为附录E,参考函数的系数表见附录C。2.2符号说明Rm为标准铂电阻温度计在水三相点(0.01℃)的电阻值；Wa为标准铂电阻温度计在铝凝固点(660.323℃)的电阻值R与RWm为标准铂电阻温度计在铟凝固点(156.5985℃)的电阻值Rm与R。的比值；Wg为标准铂电阻温度计在汞三相点(-38.8344℃)的电阻值Rm与R的比值；Wᴀ为标准铂电阻温度计在氩三相点(-189.3442℃)的电阻值R与R的比值。3计量性能要求标准铂电阻温度计(以下简称温度计)3.1电阻特性温度计在水三相点温度(0.01℃)时的标称电阻值R。应为250或1002,R3.2技术条件3.2.1感温元件温度计的感温元件必须满足下列两个条件之一：3.2.2稳定性3.2.2.1首次检定的温度计应先在不同温区要求的上限温度退火，一般使用在600℃以上的温度计在660℃退火4h,而使用在600℃以下的温度计在600℃退火4h后，测量R及上限固定点的R,,再求出W,然后在660℃或600℃退火100h后，再测量Rm及W,,退火前后测量值之差的绝对值换算为温度差值应不超过表1规定的数值。稳定性3考核完以后，进行分温区检定。首次检定温度计的稳定性要求工作基准一等标准二等标准WAIWzn3.2.2.2温度计在各固定点多次分度及相邻周期检定结果的稳定性要求。不同使用范围及不同结构的温度计在所要求的上限温度退火2h后，在各个固定点温度上连续复现两次，两次复现结果之差的绝对值换算成温度值应不超过表2规定的数值。在检定过程中多次测量的R。之间的最大差值的绝对值，换算成温度值应不超过表2规定的数值。各固定点分度多次的差值两相邻周期检定结果的差值工作基准一等二等工作基准一等二等RφWAlWz4.04.5WanWmWoaWWA温度计在各个固定点的检定结果与上一周期的检定结果之差的绝对值，换算成温度值应不超过表2规定的数值。3.2.3.1自热效应：在水三相点温度测量的自热效应换算成温度值应不超过表3的规定。工作基准一等标准二等标准自热效应/mK热电势/μV3.2.3.2热电势：温度计在上限凝固点时温度计任意两引线间的热电势应不超过表343.2.3.3绝缘电阻：温度计在环境温度下手柄的金属外壳和引线之间的电阻不应小于200MΩc4.1.2使用在600℃以上的温度计其外护管的长度为510mm±10mm,使用在600℃以下的温度计其外护管的长度为470mm±10mm,其外径均小于6mm～7.5mm,管的外壁需进行以抑制热辐射的处理。感温元件应位于保护管顶端起60mm范围内(特殊要求4.1.3温度计外套应干净，无油污或其他附着物。4.2结构4.2.1温度计感温元件应采用无应力结构，温度变化时感温元件的铂丝应能自由地膨4.2.2温度计为四端电阻器，即从感温元件两端各引出两根引线，外引线末端应焊接4.2.3温度计的外护管应密封，管内应充含有氧气的干燥空气。外护管不得有破损、计量器具控制包括对温度计的首次检定和后续检定。5.1.1环境条件环境温度(20±5)℃,相对湿度15%～80%。室内要有冷却水通道及接地电阻小于0.5Ω的屏蔽地线。检定工作基准铂电阻温度计的标准器为温度基准装置。基准装置包括定义固定点装检定一等标准铂电阻温度计的标准器为工作基准装置。工作基准装置包括定义固定点装置、液体比较槽和工作基准温度计三支。点装置、液体比较槽和一等标准温度计三支。5桥要求在引用修正值后测量电阻值的相对误差不大于8×10-7,检定一等标准的测温电桥的相对误差要求不大于2×10~⁶。检定二等标准的测温电桥的相对误差要求不大于5.1.4.2退火炉装置。退火炉的使用范围为200℃~700℃。炉温稳定时对名义设定点5.2检定项目外观检查++首次检定稳定性+检定前退火++R十+1.按送检的温区范围选择固定点进行检定2.二等标准温度计允许使用水沸占3.一、二等标准温度计允许使用氯沸点比较法代替氩三相点W++Wza+十Ws,W(100)++Wm十+Wca十十W+十W(液氮比较法)+十自热效应+十热电势十绝缘电阻十注·1“+”表示应检项目：“-”表示可不检项月2温度计无相邻周期数据按首次检定要求进行检定。检查温度计的外观，应符合本规程4.1及4.2的规定。6温度计工作电流为1mA。环境温度在15℃~30℃之间，相对湿度不应超过80%时，用兆欧表测量温度计手柄的金属外壳和引线之间的电阻，其值不应小于200MQ。5.3.5首次检定温度计的稳定性检查首次检定温度计必须先进行稳定性检查。在660℃或600℃退火4h后随炉温降至420℃以下，取出温度计测量R和上限W,然后在660℃或600℃退火100h后随炉温降至420℃以下取出，测量R,再在660℃或600℃退火100h测量R,温度计在660℃或600℃进行100h退火前后的R最大差值换算成温度应不超过表1规定的数值如果超过表1规定的数值，则须再重复退火过程和测量R,但总退火时间应不超过5.3.6后续检定中的温度计应根据其不同的使用上限及不同的结构在上限退火2h,如使用在600℃以上要求在660℃退火，使用在400℃以上要求在600℃退火，使用在400℃以下要求在450℃退火，使用在室温以下的不需退火。另外，不同外护管根据不5.3.7温度计在各固定点分度多次及相邻周期检定结果的稳定性检查后续检定温度计顺序为首先在660℃或600℃退火4h,然后按分温度区进行从高温到低温度检定，依次为Rm,Ra、Rm,Ra、Rm,Rs或R(100)、R,Rn、Rm,Rca、Rφ,Rʙ、R,R、R。每支温度计在铝、锌、锡、铟凝固点，镓熔点，汞、氩三相点应在不同的温坪上分度两次(氩三相点可分度一次)。水三相点瓶冻制后应保持24h再使用，每次使用应检查冰套是否能自由转动，温度计应在预冷管内预冷后再插入水三相点瓶中。当温度计达到热平衡后开始测量，由在检定过程中数次测量经过修正(修正项与修正方法见5.3.22)的R。平均值作为检定结果。数次测量的R。之间的最大差值换算成温度值应不超过表2规定的数值。对于工作电流调节开关带有×√2挡的测温电桥先测量工作电流为1mA下的温度计的电阻值，再测量工作电流的√2倍时的电阻值，后者与前者之差为△R,经式(10)计算可得由工作电流引起的自热效应△t,应不超过表3的要求。7函数的dW.(t)/dt代替。水三相点的自热效应也可用△R直接估算。根据温度计上限的要求在铝凝固点或锌凝固点测量温度计的热电势，当温度计达到热平衡后，用可测量0.1μV低电势直流电位差计或分辨力不大于0.2μV的数字电压表，直接测量任意两根引线之间的杂散热电势。其值应不超过表3的要求。另外，各个等级的温度计在铝凝固点测量后计算W时其R要求为测量R前后5.3.12测量W高1.5℃~3℃的范围内。观察监视用的铂电阻温度计在固定点容器中温度变化，若在10mm内温度波动小于0.1℃,即可以0.10℃/mn～0.15℃/mn的速率降温，当监视铂常温的石英管诱导1mm后取出。然后将清洗好待分度的温度计插入固定点炉中，同时将凝固点炉炉温控制在比凝固点约低1℃的温度上。温度计达到热平衡后，开始读数。规定测量电流的数值，前后读数的差值应不大于0.4mK,则取其平均值Ra经修正后阻温度计测量的数个读数的差值应不大于0.6mK。一次温坪可分度2支～3支温度计，但第二、第三支被分度的温度计在插入铝凝固点炉前须在650℃进行预热。分度完后的温度计要马上插入650℃的退火炉中进行1.5h5.3.13测量W、W炉的炉温控制并保持在比凝固点高1.5℃~3℃的范围内。用一支作监视的铂电阻温度8计插入固定点容器中观察其温度变化，若在10mn内温度波动小于0.1℃,即可以阻温度计测量的数个读数的差值应不大于0.5mK。Rz、R式中：R,R——测量R,R前后两次的R。的平均值。由不在同一次温坪得出的两次W、W各自间的差值的绝对值换算为温度值应不超过表2规定的数值。则取其平均值作为最后检定结果。5.3.14测量W测量Ws采用如下方法：当固定点容器内的金属锡完全熔化后，将定点炉的温度控制并保持在比凝固点高1.5℃~3℃范围内，用一支监视用的铂电阻温度计插入固定点容器中观察其温度变化，若在10mn内温度波动小于0.1℃时，即可使熔锡以0.10℃/mn～0.15℃/mn的速率降温。当监视的温度计其数值低于锡凝固点数值时，可取出温度计，将不锈钢棒插入容器，停留1.5mn～2mn后取出，并同时接通容器均热块的通气管，吹入惰性气体或干燥空气(压缩空气)使锡迅速冷却。取出不锈钢棒后再插人监视用的铂电阻温度计，如其电阻值已上升至接近温坪数值，取出温度计，将待分度的温度计插入锡凝固点炉中，同时快速将固定点炉的炉温控制并保持在比凝固点低约1℃的温度上。温度计达到热平衡后，开始读数。工作基准温度计首先读取在规定测量电流的数值，然后测量自热效应，再读取温度计在规定测量电流的数值，前后读数的差Rs测量完毕后，应立即按第5.3.8条的方法测定Rm,Ws由式(14)计算得到：Ws=Rsn/R由不在同一次温坪得出的两次W。之间的差值的绝对值换算为温度值应不超过表2规定的数值。则取其平均值作为Ws的最后检定结果。5.3.15测量100℃(仅限于检定二等标准温度计)金属沸点装置的各孔间差不应大于1mK。金属水沸点炉达到稳定的沸腾状态后，将被检温度计和标准温度计分别插入水沸点炉中(为了改善热交换条件，插管中应注入9少许甘油或变压器油),待温度计达到热平衡后检温度计，然后以相反的顺序进行测量，最后测量标准温度计。由这样两个循环的测量，计算每支温度计R,的平均值，测量完毕后，应立即按第5.3.8条的方法测定Rp,W(100℃)=W,+K[W(100℃)*-W;]式中：W(100℃)标准温度计检定证书上的W(100℃)K系数，可由附录D查得两次W(100℃)之间的偏差，应不超过表2的规定。镓熔点容器内的金属在使用前应处于固态，使用时将容器放入可控温的复现装置(可以是干体炉或液体槽)中，将其温度控制并保持在比熔化点温度高1.5℃~3℃范围内，待分度的温度计插入其中，温度计达到热平衡后，即开始测量其电阻。工作基准温度计首先读取在规定测量电流的数值，然后测量自热效应，再读取温度计在规定测量电流的数值，如果工作基准自热测量前后的数个读数的最大差值换算为温度差值不大于R测量完毕后，应立即按第5.3.8条的方法测定R,Wa由式(17)计算得到把汞三相点容器放入低温槽内，插入被检定温度计。降低温槽内温度至-46℃,使容器中的汞自然冷却。当确认汞完全凝固并出现过冷后，将恒温槽的温度回升至-37℃,并控制在此温度附近，使汞缓慢熔化。监测温度计电阻变化，当温坪出现后，在汞三相点的电阻值RgR|测量完毕后，应立即按第5.3.8条的方法测定R,W由式(18)计算得到：由不在同一次温坪得出的两次W的平均值作为Wm的最后检定结果。两次Wmm之间的差值的绝对值换算为温度差值应不超过表2规定的数值。氮。增加液氮的蒸汽压(或用脉冲加热法),将温度控制在高于氩三相点温度(0.3～0.5)K范围内，使固态氩逐渐融化，当温坪出现后(10mn内温度变化小于0.2mK)即开始测量其电阻。工作基准温度计首先读取在规定测量电流的数值，然后测量自热效应，再读取温度计在规定测量电流的数值，前后读数的最大差值换算为温度值应不大于0.2mK,则取其平均值R经修在氩三相点的电阻值R。式中，R为测量RA前后两次的R。的平均值。一、二等标准铂电阻温度计测量的数个读数的差值不大于0.3mK。由不在同一次温坪得出的两次W之间的差值的绝对值换算为温度值应不超过表2规定的数值。两次WA的平均值作为W的最后检定结果。用比较法检定时，需要有-190℃~0℃范围的低温恒温槽或液氮比较槽。低温恒温槽的稳定度为；检定一等标准优于2.5mK/10mn;检定二等标准优于5mK/10mn。等温铜块温度计插孔间的温差为：检定一等标准小于1mK;检定二等标准小于2mK。如果用液氮比较槽检定，槽中要注满液氮，标准温度计和被检温度计要插入到铜块底部。如果用低温恒温槽检定，则将温度控制在-189.3442℃附近，待槽温稳定度达到上述要求后将被检温度计和标准温度计分别插人液氮比较装置中。待温度计达到热平衡后先测量标准温度计，再依次测量各被检温度计，然后以相反顺序进行测量，最后测量标准温度计。要进行两次循环四组数据，分别计算标准温度计和被检温度计的测量平均值R₁(t)和R₂(t)。R₁(t)和R₂(t)测定后，测量温度计的Rp,按式(1)计算出它们各自的W₁(t)和W₂(t)。根据标准温度计的W₁(t)及它的分度表，确定检定时的温度。5.3.21允许采用其他满足3.2要求的方法实现各凝固点温坪、熔化温坪及三相点温5.3.22.1工作基准铂电阻温度计在水三相点、汞三相点、氩三相点、各凝固点温度以及镓熔点的测量值应进行静压修正、电桥所配标准电阻的温度修正，如果固定点容器在凝固点温度充入的氩气压力与标准大气压差值的绝对值小于2.0kPa,对凝固点温度的一、二等标准铂电阻温度计除水三相点、汞三相点、氩三相点进行静压修正外其余固定点仅进行电桥所配标准电阻的温度修正。Rp=R×(1+2.92×10⁸cm-¹×lφ)Rs=R-R×8.17×10⁸cm⁷¹×lsnRm=Rn-Rp×1.25×10⁷cm-¹×lm(24)Rca=R+R×3.63×10-³cm⁷¹×lca(25)5.4计算公式5.4.10℃~660.323℃温区内，偏差函数用△W₇(t)表示：△W₇(t)=a₇[W(t)-1]+b₇[W(t)-1]²+c₇[W(t)-1]³(28)式中，系数a₇、b₇、c₇由温度计分别在锡、锌、铝凝固点测得的W(t)按式(29)a₇={△Wsn[(Wzm-1)²(Wm-1)³-(Wm-1)³(W~1)²]+△Wn[(Wn-1)³(Wa-1)²-(Wsn-1)²(Wa+△W[(W-1)²(Wz-1)³-(Ws-1)³(W-1)²]}/DAb₇={△Wn[(Wm-1)³(W-1)-(Wm-1)(W-1)³]+△W[(W-1)(Wm-1)³-(Ws-1)³(W-1)](31)+△W[(Wsn-1)³(Wzm-1)-(Wsn-1)(Wm-1)³]}/DAc₇={△Wn[(Wzm-1)(Wn-1)²-(Wm-1)²(W-1)]+△W2[(Wsn-1)²(W-1)-(Ws-1)(W-1)²]+△W[(Wn-1)(Wm-1)²-(Wsn-1)²(Wzn-1)]}/DADA=(W-1)(Wzn-1)²(W-1)³+(Wn-1)²(Wm~1)³(W-1)+(Wsn-1)³(Wzn-1)(W-1)²-(Wsn-1)(Wzn-1)³(W~1)²(33)-(Wsn-1)²(W7-1)(WA-1)³-(Wsn-1)³(Wzn-1)²(W-1)JJG160—20075.4.20℃~419.527℃温区内，偏差函数为△Wg(t):△W₈(t)=ag[W(t)-1]+bg[W(t)-1]²(34)ag=[(Wz-1)²△Wsn-(Wsn-1)²△Wzm]/DZ(35)bg=[(Wsn-1)△Wzn-(Wzm-1)△Wsn]/DZ(36)DZ=(Wn-1)(Wzn-1)²-(Wsn-1)²(Wz-1)(37)5.4.30℃~231.928℃温区内，偏差函数用△W₉(t)表示：△W₉(t)=ag[W(t)-1]+b₉[W(t)-1]²(38)ag、b₈求法相同。5.4.40℃~156.5985℃温区内，偏差函数用△W₀(t)表示：△W(t)=ao[W(t)-1]式中，a₁o由温度计在铟凝固点测得的△W₀(t)=W(t5.4.50℃~29.7646℃温区内，偏差函数用△W₁(t)表示：△Wu(t)=au[W(t)-1](40)5.4.6-38.8344℃~29.7646℃温区内，偏差函数用△Ws(t)表示：△W₅(t)=as[W(t)-1]+b₅[W(t)-1]²(41)求出。其as、b₃与ag、bg求法相同。这里要特别注意，0℃以上到镓熔点的参考函数W,用公式(2)计算，0℃以下到汞三相点的参考函数W,用公式(5)计算，W.(Hg)=5.4.70℃~-189.8344℃温区内，偏差函数用△W₄(t)表示：W(To)-W,(Tw)=a₄[W(Tw)-1]+b₄[W(Tw)-1]lnW(To)(42)定点法解出系数a₄、b₄为比较法解出系数a₄、b₄为5.5检定结果的处理5.5.1温度计等级经检定符合上述等级各项要求的温度计，发给检定证书。检定证书应写明温度计的等级。对于不符合等级要求的温度计，检定证书上应写明不符合项，给予降等或出具检检定证书上根据不同的温区给出数据，如R、WA、WZa、Wsn、Wm、WcaWE、WA以及在水三相点测量的自热效应及系数a、b、c(各温区不同系数下标不同)。对首次检定的温度计除给出以上数据外，还应给出稳定性试验前后的W,及R。5.5.3证书数据有效位数检定证书上给出的数据位数见表5.工作基准位数一等标准位数二等标准位数小数点后五位小数点后四位小数点后四位WA小数点后七位小数点后六位小数点后五位WR小数点后七位小数点后六位小数点后五位Woa小数点后七位小数点后六位小数点后五位W(100℃)小数点后七位小数点后六位小数点后五位Wn小数点后七位小数点后六位小数点后五位Wsn小数点后七位小数点后六位小数点后五位Wz小数点后七位小数点后六位小数点后五位WA小数点后七位小数点后六位小数点后五位检定证书上给出的系数a、b、c数据位数见表6.工作基准位数一等标准位数二等标准位数a小数点后八位小数点后七位小数点后六位b小数点后八位小数点后七位小数点后六位C小数点后八位小数点后七位小数点后六位温度计检定周期一般不超过2年，如发现温度计在使用中R的变化换算为温度差值超过表1的规定，应提前送检。Rp/ΩWAWgWoaWmWs(W₁oo)WznWAabC自热效应/mK1.温度计按1990年国际温标分度；3.分度时通过温度计的电流为1mA;4.说明按规程作的各项修正6.下次送检请带此证书(或复印件)。附录BRp/ΩWAWgWcWinWs(Wioo)W₂WAabC自热效应/mK1.温度计按1990年国际温标分度；3.分度时通过温度计的电流为1mA;4.说明按规程作的各项修正；5.自热效应是水三相点时的测量值附录C参考函数W,(t)的系数数值表2A,B,C0-2.135347290.1833247222.7815725443993285413.183247200.240975303472.4180202-1.801435970.209108771-0.137143903768449430.717272040190439972-0.006497677.47201840.503440270.142648498-0002344442.9208285-0.6189939500779934650.005118680.0051846-0.053323220.0124756110.00187982-096386470.28021362-0032267127-0.00204472-0.1887328010715224-0.075291522-0.0004612201912039-0.29302865-00564706700000457240.0490250044598720.0762012850118686320.123893204-005248134-0029201193-00911735420.0013176960026025526△W(100℃)<0时适用△W(100℃)≥0时适用△W(100℃)0000000.000010000020.000030.00004000005000006000007000008000009000000000100002此表给出计算W(100℃)公式中系数K的数值。K是△W(100℃)-W(100℃)-W*(100℃)的函数。△W(100℃)的前两位数列在横行的头部。尾数列在纵行的头部，查表时可用在100℃附近的△W,=W,-W,代替△W(100℃),由此引起的误差可例在一次水沸点检定中，测得标准温度计的W;-1.392640,被检温度计的W,=1.392521,而标准温度计上的W*(100℃)=1.39269。△W(100℃)≈△W,=W₂-W=1.392521-1.392640=-0.000119=-0.0012由于W(100℃)=W+K[W*(100℃)-W]W,(t)dW/dt*1000W,(t)dW/dt*1000-190-189-188-187-186-185-184-183-182-181-180-179-178-177-176-175-174-172-171-170-169-168-167~166-165-164-163-162~161-160-159-158-157-156-1550.213012750.217354180.221696380.226038970.230381600.234723940.239065690243406570.247746340.252084770.256421640.260756760265089960269421090.273749990.278076540.282400630.286722160291041020295357140.299670440.303980870.308288360.312592870316894370321192800.325488160329780410.334069540.338355530.342638380.346918080.351194630.355468040.359738310.364005444.340903754.341881194.342458344.342666524.342535034.342091274.341360814.340367554339133774337680254336026354.334190114.332188334.330036624.327749514.325340514322822134320206024.317502984.314722994.311875344.308968584.306010664303008914.299970084.296900434.293805714.290691224287561834.284422024.281275894.278127204.274979394.271835614.268698724.26557132-154-153-152-151-150-149-148-147-146-145-144-143-142-141-140-139-138-137-136-135-134-133-132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