JJG 716-1991 0~419.527℃工作基准铂电阻温度计

MV_RR_CNG_01770～419.527℃工作基准铂电阻温度计检定规程1.0～419.527℃工作基准铂电阻温度计检定规程说明编号JJG716-1991名称(中文）0～419.527℃工作基准铂电阻温度计检定规程(英文）VerificationRegulationof0～419.527℃WorkingStandardPlatinumResistanceThermometer归口单位中国测试技术研究院起草单位中国测试技术研究院主要起草人王福臣(中国测试技术研究院)魏寿芳(中国测试技术研究院)批准日期1991年3月4日实施日期1991年11月1日替代规程号适用范围本规程适用于新制造和使用中的测温范围为0～419.527℃的工作基准铂电阻温度计的检定。主要技术要求1外观尺寸2结构3电阻特性4退火温度5稳定性6热性能和其它性能是否分级否检定周期（年）2附录数目2出版单位中国计量出版社检定用标准物质相关技术文件备注2.0～419.527℃工作基准铂电阻温度计检定规程摘要一概述铂电阻温度计是根据金属铂的电阻值随温度的变化而变化的规律来测量温度的。在0～419.527℃范围内，1990年国际温标采用铂电阻温度计作为温标的内插仪器，即根据铂电阻温度计的电阻和内插公式来定义国际温标。对于0℃到961.78℃的参考函数定义为：T90/K－754.15(1)Wr(T90)＝C0＋i∑＝91CiT90/K－754.15(1)Wr(T90)＝C0＋i∑＝91Ci481计算误差在0.13mK之内，式(1)的反函数是：Wr(T90)－2.641.64常数C0、D0、Ci和Di在附录中列出。在0～419.527℃范围内，偏差函数为：W(T90)－Wr(T90)＝a〔W(T90)－1〕＋b〔W(T90)－1〕2(3)式中系数a和b由温度计在水三相点(0.01℃)，锡凝固点(231.928℃)和锌凝固点(419.527℃)上分度得到。0～419.527℃范围的工作基准铂电阻温度计主要用于检定一等标准铂电阻温度计。二技术要求1外观尺寸1.1温度计保护管的长度应为480±20mm，外径应为7.0±0.5mm。感温元件应位于保护管顶端起60mm范围内。1.2温度计应有标明生产厂的标志和出厂编号，温度计各部件应完好。温度计感温元件的支撑骨架应完整无裂痕，保护管内不得有任何碎片，保护管外表不应有擦痕。各部件之间的装配应牢固。2结构2.1温度计感温元件应采用无应力结构，温度变化时感温铂丝应能自由膨胀和收缩。2.2温度计感温元件应为四端电阻器，即从感温元件两端各引出两根引线。外引线的末端应焊接紫铜接线片。2.3温度计保护管应密封，管内应充以含有氧气的干燥气体。3电阻特性3.1温度计在水三相点(0.01℃)时的名义电阻值Rtp应为25.0±1.0Ω。3.2温度计在镓熔点(29.7646℃)时的电阻R(29.7646℃)(以下简称RGa)与Rtp的电阻比值W(29.7646℃)(以下简称WGa)应满足关系式：WGa≥1.11807(4)4退火温度感温元件为石英十字骨架结构的温度计退火温度为630℃，其它骨架的温度计为450℃。5稳定性5.1温度计经退火后，在各个点的检定过程中多次测得的Rtp之间的昀大差值，换算为温度，不应超过1.0mK。5.2温度计在各固定点上的检定结果，与上一周期的检定结果之差，换算为温度后不应超过表1的规定。5.3新制温度计的稳定性应满足以下要求：温度计在规定的退火温度退火100h，退火前后Rtp和WZn的变化，换算为温度后不应超过表1规定的数值。表1(mK)RtpWSnWZn3.02.04.06热性能和其它性能6.1温度计感温元件通过1mA的电流，在水三相点温度时的自热效应，不应超过2.5mK。6.2温度计在锌凝固点温度时，温度计引线之间的杂散电势不应超过0.6μV。6.3绝缘电阻环境温度为15～35℃之间，相对湿度不超过80％的条件下，用10～100V直流电压测量温度计手柄金属外壳和任一外引线之间的绝缘电阻，并变换试验电流的极性，稳定时的绝缘电阻不应小于200MΩ。三检定条件7检定工作基准铂电阻温度计的标准为一组副基准铂电阻温度计。支数不应少于3支。8检定中需以下电测设备：a精密测温电桥，测量电阻比值的相对误差不应大于1×10－6。允许采用技术指标不低于上述要求的其它电测仪器代替精密测温电桥。b低电势直流电位差计，昀小步进值为0.1μV或高精度数字电压表。9检定中需以下装置：9.1锌凝固点炉。高纯锌的纯度不应低于99.9999％(按重量)。盛锌用的石墨坩埚的高度不应小于220mm，石墨纯度不应低于99.99％。高纯锌和石墨坩埚密封在石英玻璃或硬质玻璃容器内，构成密封容器。容器内部应先抽空再充以纯度不低于99.99％的高纯氩气。容器内部的气体压力，在锌凝固点时应在101.325±2.0kPa范围内。如果容器内部压力已知，则允许容器内部的压力在101.325±20kPa范围内。定点炉的轴向温场，从锌点容器中心管底部起200mm范围内，任意两点的昀大温差不应超过0.5K。锌凝固点温度应定期用副基准组中的温度计检查，实际测得的WZn和原证书上的WZn之差不应超过7×10－6。9.2锡凝固点炉。高纯锡的纯度不应低于99.9999％(按重量)。盛锡用的石墨坩埚的高度不应小于220mm，石墨纯度不应低于99.99％。高纯锡和石墨坩埚密封在石英玻璃或硬质玻璃容器内，构成密封容器，容器内部应先抽空再充以纯度不低于99.99％的高纯氩气。容器内部的气体压力，在锡凝固点时应在101.325±2.0kPa范围内。如果容器内部压力已知，则允许容器内部的压力在101.355±20kPa范围内。定点炉的轴向温场，从锡点容器中心管底部起200mm范围内，任意两点之间的昀大温差不应超过0.4K。锡凝固点温度应定期用副基准组中的温度计检查，实际测得的WSn和原证书上的WSn之差不应超过5×10－6。9.3水三相点容器。9.4镓熔点密封容器及恒温装置。10检定中还需以下设备：10.1退火炉。在放置感温元件处100mm范围内，轴向昀大温差不应超过1K。炉温在设置点附近，变化范围在±3K以内。10.2水三相点保温容器。10.310～100V兆欧表。11整套检定装置在各个检定点上的重复性，用不少于八次重复检定结果的标准偏差表示(按式5计算)，其值不应超过表2所列数值。σ＝⁄Σ(xi－x-)2/(n－1)(5)式中：xi——每次检定结果；x-——多次检定结果的平均值；n——检定次数。表2(mK)水三相点锡凝固点锌凝固点0.20.40.6四检定项目和检定方法12经外观检查符合本规程第1、2条要求的温度计，并按6.3款要求测定绝缘电阻。符合要求的温度计，在检定前应先按第4条规定的温度退火2h。13测量温度计的电阻时，通过温度计的电流为1mA。14新制温度计应进行稳定性检查，其方法如下：a温度计按第15、17条的方法测量WZn和Rtp；b温度计在规定的退火温度退火100h，切断退火炉电源，当炉温降至420℃以下时再将温度计从炉中取出：c再次测量WZn和Rtp，退火前后WZn和Rtp的变化，应符合表1规定的数值。15测定WZn15.1当锌完全熔化后，通过调节炉丝电流，使炉温比凝固点高2～3K，保持恒定10min，在此期间温度变化不应超过0.2K，然后使液态锌以0.15K/min的速率降温。当插在坩埚中的铂电阻温度计的电阻停止下降并回升时，取出温度计，将被检温度计插入，同时将炉温控制在比凝固点低2～3K的范围内。温度计达到热平衡后，即开始测量其电阻。如果在不少于10min内的数个读数的昀大差不大于0.2mK，取其平均值为R′Zn。15.2温度计感温元件中点高度处的固、液相交界面上的压力，可能偏离标准大气压(101.325kPa)，必须进行压力修正。可按式(6)计算锌凝固点时的电阻RZn。RZn＝R′Zn－〔9.45×10－8·cm－1·h＋1.47×10―7·kPa―1(p―101.325kPa)〕·Rtp(6)式中：h——温度计感温元件中点至液态锌表面的距离，约为17cm；p——锌凝固点时容器内部气体的压力。如果p与标准大气压之差小于2kPa；则可忽略内部气压偏离标准值而引起的修正项。15.3在锌凝固温坪检定温度计的支数，不超过3支。15.4按式(7)计算WZn。式中R-tp为RZn测量前后的Rtp的平均值。WZn＝RZn/R-tp(7)15.5由不在同一天测得的三次WZn的平均值，作为WZn的昀后测定结果。数次WZn之间的昀大偏差，不应超过表3的规定。表3允许昀大偏差(×10－6)WZnWSn5.04.016杂散热电势的测定温度计插入锌点炉达到热平衡后，用低电势直流电位差计直接测量温度计引线之间的杂散电势。或者使用高精度数字电压表测量。使用中的温度计，在测定WZn的过程中，如未发现检流计光标有明显漂移现象，可不进行此项检定。17测定Rtp水三相点容器应该在使用前24h以前冻好。每次使用前应检查冰套是否能自由转动。温度计在冰槽中预冷后，插入水三相点容器，达到热平衡后开始测量，由数次测量的平均值R′tp，按式(8)计算水三相点时的电阻Rtp：Rtp＝R′tp·(1＋2.79×10－3cm－1·h)(8)式中：h——温度计感温元件中点至水三相点容器内水面的距离。由不在同一天测得的数次Rtp的平均值，作为Rtp的昀后测定结果。数次Rtp之间的昀大偏差，不应超过第5.1款的规定。18自热效应的检定温度计的自热效应在水三相点瓶中测量。对于工作电流调节开关带有×√—2档的测温电桥，先测量工作电流为1mA时的电阻，再测量工作电流为√—2mA时的电阻，两者之差即为1mA工作电流所引起的自热效应不应超过第6.1款的规定。自热效应Δt按式(9)计算：Δt＝ΔR/0.003986Rtp(9)19测定WSn19.1当锡充分熔化后就快速降温。通过调节炉丝电流，使炉温比凝固点高2～2.5K，保持恒定10～15min，在此期间温度变化不应超过0.2K，然后使熔锡以0.1～0.15K/min的速率降温。当插在坩埚中的铂电阻温度计监视的温度降到锡凝固点时，将密封容器提到炉子外面，让其迅速冷却，过冷度应大于3K。当温度开始上升，立即将容器放回炉子内(或以15L/min的流量通氩气3min)。取出监控温度计，进行诱导，再将被检温度计插入容器内，同时将炉温控制在比凝固点低1.5K的范围内。温度计达到热平衡后，即开始测量其电阻。如果在不少于10min内的数个读数的昀大差不大于0.1mK，取其平均值为R′Sn。19.2温度计感温元件中点高度处的固、液相交界面上的压力，可能偏离标准大气压(101.325kPa)。必须进行压力修正。可按式(10)计算锡凝固点时的电阻RSn。RSn=R′Sn－〔8.14×10－8·cm－1·h＋1.20×10－7·kPa－1·(p－101.325kPa)〕Rtp(10)式中：h——温度计感温元件中点至液态锡表面的距离，约为17cm；p——锡凝固点时容器内部气体的压力。如果p与标准大气压之差小于2kPa，则可忽略内部气压偏离标准值而引起的修正项。19.3在锡凝固温坪检定温度计的支数，不超过3支。19.4按式(11)计算WSn。式中R-tp为RSn测量前后的Rtp的平均值。WSn＝RSn/R-tp(11)19.5由不在同一天测得的两次WSn的平均值，作为WSn的昀后测定结果。数次WSn之间的昀大偏差，不得超过表3的规定。20根据下列公式计算温度计系数a和b：ΔWSn(WZn－1)ΔWZn(WSn－1)a＝(WSn－1)(WZn－WSn)－(WZn－1)(WZn－WSn)(12)ΔWZnΔWSn＝(WZn－1)(WZn－WSn)(WSn－1)(WZn－WSn)(13)式中△WSn＝WSn－Wr(231.928℃)，△WZn＝WZn－Wr(419.527℃)，WSn和WZn为测定值。其中Wr(231.928℃)和Wr(419.527℃)为ITS-90的给定值。21测定WGa在镓熔点密封容器内测量温度计的电阻