标准铂钴电阻温度计百次低温温循稳定性研究

标准铂钴电阻温度计是0.65~24.5561 K(氖三相点)温区重要的测温器件,特别是高稳定的标准铂钴电阻温度计有潜力作为温度标定和温度国际比对的数据载体。为筛选出高稳定的标准铂钴电阻温度计,在前期研究基础上,建立以制冷机为冷源的温度计低温考核装置,5 K控温稳定性达13μK,24.5561 K控温稳定性达27μK,优于当前同类考核装置公开报道的控温稳定性结果。基于此,在5~24.5561 K温区开展标准铂钴电阻温度计百次低温温循研究,获得5支高稳定的标准铂钴电阻温度计,其中,4支50Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性均优于0.2 mK@24.5561 K,1支100Ω标准铂钴电阻温度计的稳定性优于0.5 mK@24.5561 K,为当前标准铂钴电阻温度计低温稳定性国际最好结果。未来本文筛选的高稳定性标准铂钴电阻温度计将用于低温温度标定和低温温度国际比对等相关应用和研究。

标准铂电阻温度计在温度范围0~419.527℃内的长期稳定性

在温度范围0.01~419.527℃内,对标准铂电阻温度计进行长期稳定性调查,选取的样本为2017年至2020年送至上海市计量测试技术研究院进行检定的铂电阻温度计,一共319支。对样本的水三相点电阻值、锡凝固点电阻比和锌凝固点电阻比变化率进行分析,75%样本的水三相点变化幅度在2.66 mK/a以内,相同样本比例的锡凝固点和锌凝固点变化幅度分别在1.19 mK/a和1.69 mK/a以内。统计研究表明,仅在水三相点测量变化不足以确定锡凝固点电阻比W_(Sn)和锌凝固点电阻比W_(Zn)的变化,而由于W_(Sn)和W_(Zn)的变化之间具有强相关性,测量使用范围内的任意固定点的电阻比足以识别整个范围内温度计可能发生的变化。

基于LabVIEW的工业铂、铜热电阻自动测试系统

设计了基于超级电阻测温仪及二等标准铂电阻温度计等测试设备的LabVIEW软件平台。该软件实现了对被测热电阻信号进行实时采集、处理、分析等功能。与测试设备一起构成工业铂、铜热电阻自动测试系统。该系统解决了手动测试下的接线复杂、效率低下、计量人员劳动强度大等问题,现场应用取得了较好的效果。

对JJG 229检定规程检定方法差错的实验验证

依据JJG 229——2010《工业铂、铜热电阻》检定规程规定的条件和方法,采用两支标称电阻值(Rtp)为25Ω的标准铂电阻温度计作标准,多支Pt100型工业铂热电阻作被检样品,两个不同准确度的测量仪器,完成两种检定方法比较试验。试验时标准器分别用自测Rtp值和上级证书值,用比较法完成对工业铂热电阻的检定。从结果可以看出:用自测标准Rtp值检定,增加的结果偏差是用上级证书值的5倍以上,表明标准器由从本级标准装置赋值开展检定是不科学的,其效果可能南辕北辙。

0℃～419527℃标准铂电阻温度计大区比对的评述

2000年,国家质量技术监督局计量司下达了大区级计量技术机构间标准铂电阻温度计的比对任务。中国计量科学研究院作为主导实验室制定并完成了此次大区比对的工作细则和最终的数据处理和评估。共有7个大区级计量技术机构的温度实验室参加了比对工作。通过对已公布的结果进行分析和评述,使大家了解国际ITS-90温标在中国的实施现状,指导今后进一步提高ITS-90复现和维护水平,从而确保各大区级计量技术机构温度实验室在0℃～419 527℃范围内温度量值的准确传递和可靠的量值溯源。

标准铂电阻温度计W_t数学模型使用中的理论误区及新模型研讨

长期以来,国内外温度计量学界对标准铂电阻温度计检定结果的不确定度使用数学模型W_t=R_t/R_(tp)进行评估。为探讨使用该数学模型的正确性,对此类温度计检定结果不确定度分量中最重要的影响量在该数学模型中的地位与影响进行分析研究。通过对误差分析、不确定度评估的结果与温度计检定中重要误差分量的图解数据比较,发现W_t公式所代表的误差(或不确定度)分量是总误差中很小的一部分,与大误差项相比几乎可以忽略不计。该结果还得到某一检定规程实际数据结果的验证,证明W_t公式作为不确定度评估的数学模型是不科学的,可能漏掉大误差项。指出按现行规程规定的温度定点分度方法,依靠W_t比值公式来规避电阻的绝对精密测量是不真实的。最后,在讨论电阻温度计检定方法与结果的基础上给出正确评估标准铂电阻温度计检定结果不确定度的数学模型。

工业热电阻检定装置标准器的优选验证

针对如何科学经济地减小工业热电阻检定装置检定结果的不确定度,提高工业热电阻检定结果的可信度问题进行试验验证研究。该试验的主要目的是验证不同规格型号标准铂电阻温度计对检定结果偏差影响的大小。试验结果表明:使用Rtp标称值100Ω的标准温度计,用上级证书Rtp值检定可以大幅减小检定结果的示值误差。既提高检定结果的可信度,又可降低检定装置对电测仪器在测量准确度与线性方面的要求,比使用Rtp标称值25Ω的标准温度计具有明显的优越性。

工业铂热电阻检定方法研究综述

工业热电阻检定规程虽已经历过几次版本修订,但业内就其检定方法、设备配置问题还有颇多争论。近年来有一批新的研究文献采用不确定度评估、误差分析计算、实验室试验验证、检定的测量模型的数理分析及使用标准器的数学模型分析等方法,对现行规程的检定方法、设备配置与检定结果的不确定度大小关系的合理性进行了系统地分析论证。该文列举比较现行规程规定要求及理论依据和与此有关的文献研究结果,归纳分析各方主要论点和方法依据的科学合理性及可能的认知误区,阐述检定方法与设备配置对标准器的量值溯源、标准器的使用、电测设备性能发挥的影响,以及水三相点使用条件及使用方法对测量方法的重大影响。分析总结科学、准确、检测工作效率高、建标成本低的检定方法和设备配置原则。并阐明使用科学合理的检定方法对推进社会发展、提高经济效益的意义。

标准铂电阻使用方法在热电阻检定与温度测量中的差异研究

就标准铂电阻温度计在热电阻检定与温度测量中的使用方法问题,以国内现行规范和专家的论断为讨论背景,采用理论计算和数据结果对比分析的方法进行研究。通过以标称电阻值(Rtp)为25Ω与100Ω的标准铂电阻,不同允差等级的电测仪器,不同的温度测量与工业热电阻检定方法,得到有意义的数据,辨别和证明国内规范及专家论据的一个误区。对改善工业热电阻检定方法的科学性和提高检定结果的准确性,具有较大的经济和社会价值。

标准铂电阻温度计的自热效应研究及零功率修正方法

标准铂电阻温度计作为温度标准器,在国家量值传递系统表中占有重要地位,它的测量可靠性和精度也较其他传感器(如数字传感器、热电偶等)优越。通过试验得到标准铂电阻温度计在不同温度下的自热效应数据,结合传统的"二电流法"测量方法,通过与零功率修正方法进行比较,分析标准铂电阻的自热效应引入的不确定度,给出自热效应评价方法以及零功率修正的意义。该研究成果对量值传递可靠性及对实验室建标具有重要指导价值。

标准铂电阻温度计在0～30℃范围内的不确定度评定

本文给出了 0～ 30℃分温区内基于ITS 90温标定义的固定点———镓熔点复现装置的标准不确定度及扩展不确定度评定 ,以及由此引起的 0～ 30℃范围内工作基准铂电阻温度计分度的各温度点上的不确定度。本文的分析结果可用于该温区内使用标准铂电阻温度计测温结果的不确定度分析。

在0～660.323℃温区标准铂电阻温度计的两个二次偏差函数

给出了在0～660 323℃温区标准铂电阻温度计(SPRT)的两个二次偏差函数:一个是由水三相点、锡凝固点和铝凝固点的检定值来确定;另一个由水三相点、锌凝固点和铝凝固点来确定。这两个二次偏差函数是ITS 90温标在0～660 323℃温区标准铂电阻温度计偏差函数的一个很好的近似。使用70支标准铂电阻温度计检验了这两个偏差函数,其误差一般不超过2 4mK,最大不超过4 7mK。

一等标准铂电阻温度计在(0～419.527)℃温区检定的不确定度评定

介绍了一等标准铂电阻温度计的在锌凝固点及锡凝固点检定的不确定度的评定方法，包括Ａ 类标准不确定度及Ｂ类标准不确定度的确定，标准不确定度的合成及有效自由度的计算，并按误差传播公式计算出了在各温度点的扩展不确定度及包含因子。

浴式黑体辐射源校准方法研究

介绍了几种典型的浴式黑体辐射源,并详细说明了校准方法。校准过程包括恒温槽内工作区域划定、介质温度测量、黑体腔有效发射率评估、辐射温度有效发射率修正等步骤。最终给出了浴式黑体辐射源的校准结果,并进行了不确定度评定。

用锌凝固点和水沸点检定二等标准铂电阻温度计的扩展不确定度评定

按照规范 ,JJF10 59- 1999,对二等标准铂电阻温度计在锌凝固点及水沸点检定的不确定度进行了评定 ,通过建立测量数学模型确定各标准不确定度分量 ,并按不确定度传播公式给出固定点间各温度点的扩展不确定度及包含因子。

气象用温度传感器检定结果的测量不确定度评定与应用

基于二等铂电阻温度计标准装置,以气象用铂电阻温度传感器为例,详细介绍了温度传感器检定结果的测量不确定度评定方法。通过建立温度传感器的测量模型,分析了测量不确定度来源,展示了各测量不确定度分量的评定过程。结果表明:采用二等铂电阻温度计标准装置检定时,温度传感器检定结果的扩展不确定度U=0.03(k=2)。各不确定度分量中,恒温槽波动性引入的标准不确定度为0.012℃,电阻测量仪器引入的标准不确定度分量为0.010℃,计量标准器引入的标准不确定度为0.004℃。

温度副基准装置地震前后数据比对分析及论证

为了考核和验证温度副基准装置在汶川5.12地震后的准确性和可靠性,对该装置进行了复现试验。通过对地震前后的数据比对分析和论证,表明温度副基准装置与震前数据保持一致。装置在地震前后的变化差值优于0.6mK,重复性优于0.2mK,满足量值传递的要求,也为我国西部地区温度量值溯源和传递的准确一致提供了保证。

标准铂电阻温度计自热效应对测量结果的影响

为了研究自热效应对标准铂电阻温度计测量结果的影响,分别从定点法和比较法两方面开展研究。针对定点法,统计中国计量科学研究院近3年检定的标准铂电阻温度计数据,计算不同温区的铂电阻温度计自热效应修正前后的测量结果并进行对比,结果表明,在溯源标准铂电阻温度计时自热效应修正与否对测量结果的影响达到了1.5 mK以上,最大达到了6 mK。针对比较法,设计了基于恒温槽的自热测量方案并进行实验,对修正自热前后温度测量结果进行对比,结果表明,自热修正与否带来的误差依然达到了1.5 mK。因此,在标准铂电阻温度计量值溯源和精密温度测量中,对测量结果进行自热修正是必要的。

浅谈恒温槽技术性能的测试方法

恒温槽作为热工类计量器具检定工作中不可缺少的主要配套设备,为了保证其技术性能的可靠性,需定期对恒温槽的技术性能进行测试.恒温槽技术性能的重要指标包括温度波动度和温场均匀性,它们会直接影响到检定结果的准确性.本文就是以制冷恒温槽为具体实例,介绍以二等铂电阻温度计为测试标准器,在0℃的时候,制冷恒温槽的温度波动度和温场均匀性,来叙述恒温槽技术性能的测试方法.

铂丝位错特性对标准铂电阻温度计稳定性影响的研究

铂丝的位错是影响标准铂电阻温度计性能稳定性的重要因素之一。从微观角度出发,借助X射线衍射(XRD)分析方法,开展了退火时间对铂丝位错密度影响的研究,并利用标准铂电阻温度计退火实验数据进行了验证。结果表明:实际用于标准铂电阻温度计直径为0.07 mm的新制铂丝(纯度99.999%)平均位错密度随着退火时间呈指数减小,经过100 h退火后位错密度从1012cm^-2下降到1011cm^-2,300 h后其位错密度基本保持稳定;新制标准铂电阻温度计在退火前300 h其水三相点电阻值明显减小,退火300 h后水三相点值变化量小于3 mK并趋于平稳,此结果从热处理时间上与铂丝位错实验结果基本吻合。研究结果为标准铂电阻温度计制作工艺的提升及计量检定规程的修订提供技术支撑。