靳辰:二等标准铂电阻温度计检定方法的改进
2023年01月25日 10:00:55
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导读：中国船舶重工集团公司第七一八研究所靳辰通过对《JJG160-2007标准铂电阻温度计检定规程》的解读，提出检定二等标准铂电阻温度计的改进方法，使检定工作更加科学、简便。
二等标准铂电阻温度计可用于直接测量，也可作为标准器使用，如检定一等水银温度计，在省、市级检定机构、企事业广泛使用。JJG160-2007《标准铂电阻温度计检定规程》对二等标准铂电阻温度计的检定做了相应规定，的检定标准器为，检定项目包括：Rtp、WZn、WSn（或W（100））、等，并计算给出W（100）（或WSn）、WGa。基于二等标准铂电阻温度计精度要求和检定结果处理后检定证书上给出的数据位数的要求，本文对二等标准铂电阻温度计的检定方法、静压修正数据处理，以及规程中的几点值得商榷的地方作了探讨。
1、检定方法的改进1.1 Rtp检定方法
是热力学温度的基准点，也是ITS-90定义的固定点之一。目前检定水三相点用的是水三相点瓶，刚冻好的水三相点瓶内应力较大，所以应保持24h后再用。根据JJG160-2007《标准铂电阻温度计检定规程》中对二等标准铂电阻温度计Rtp的检定规定，在每个固定点Zn和Sn（或100℃）前后都要对Rtp进行测量，固定点要复现两次，每次固定点测量完后都要对Rtp进行测量，为了测量自热效应还要分别测量工作电流为1mA下的温度计的电阻值，和工作电流的
倍时的电阻值，即至少要测量1mA时的Rtp值5次，
mA时的Rtp值1次，即要对Rtp进行至少6次的检定。而Rtp的检定标准装置水三相点瓶冻制后保持24h后才可使用，过多的测量次数，严格的测量方法，导致检测程序繁琐，基于标准铂电阻制造技术和测量仪器准确度的提高，对于Rtp的测量次数可以适当的减少。即减少测量的批次，增加每次测量时的读数，取多次读数的平均值作为该次测量结果。下面以二等标准铂电阻温度计WZPB-2(Pt25)为例，用减少水三相点的检定批次的方法进行检定，检定数据见表1。
表1 二等标准铂电阻温度计检定数据 规格型号 | WZPB | WZPB | WZPB-2 |
Zn(Ω) | RZn被 | 64.673958 | 62.358396 | 65.299922 |
Rtp被 | 25.178521 | 24.276662 | 25.423840 |
RZn标 | 66.204827 | 66.204827 | 66.204827 |
Rtp标 | 25.773695 | 25.773695 | 25.773695 |
水沸点（Ω） | R被 | 35.064051 | 338085305 | 354048125 |
Rtp被 | 25.1785695 | 24.2766905 | 25.423847 |
R标 | 35.8936055 | 35.8936055 | 35.893363 |
Rtp标 | 25.7737525 | 25.7737525 | 25.7737525 |
水三相点（Ω） | 1mA | 25.178553 | 24.276676 | 25.423844 |
mA | 25.178771 | 24.276880 | 25.423996 |
自热效应 | 2.2 | 2.1 | 1.5 |
Rtp | 25.1786 | 24.2767 | 25.4238 |
WZn | 2.56862 | 2.56866 | 2.56845 |
WSn | 1.89262 | 1.89266 | 1.89256 |
W(100℃) | 1.39270 | 1.39271 | 1.39267 |
WGa | 1.11812 | 1.11812 | 1.11811 |
a | -1.97×10-4 | -1.41×10-4 | -2.37×10-4 |
b | 3×10-6 | -1.7×10-5 | -3.8×10-5 |
1.2 静压修正二等标准铂电阻温度计在水三相点要进行静压修正，修正后的电阻值为：Rtp=Rtp（均）×（1+2.92×10-8×ltp），其中，ltp为固定点内样品液面至温度计感温元件中部距离，单位为厘米。经过静压修正的电阻值Rtp与未经过静压修正的电阻值之差为：△Rtp=Rtp-Rtp（均）=Rtp（均）×2.92×10-8×ltp。
我们以Pt25为例，理论估算一下△Rtp的取值范围，标准铂电阻温度计的浸没深度为30cm左右，故ltp＜30cm，取ltp=30cm，Rtp＜26Ω，取Rtp=26Ω，计算△Rtp=2.2776×10-5，换算为温度约为0.228mK，规程中对使用中的二等标准铂电阻温度计稳定性要求为：固定点分度多次的差值Rtp不超过5.0mK，相邻周期检定结果的差值Rtp不超过10mK，而经理论推算△Rtp绝不超过0.228mK，与规程要求相差一到两个数量级，故在检定二等标准铂电阻温度计时，水三相点可不进行静压修正。
1.3 关于规程中的几点值得商榷的地方1.3.1 外护管长度规程在通用技术要求的4.1.2中这样规定：“……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，……”。对于上限的要求我们一般只说值，而不说最小值或是用范围来规定，故对其外径的规定应改为“其外径均小于7.5mm”更简洁明白。
1.3.2 W（100）的计算规程中为了计算100℃时的W（100℃）给出公式16为：W（100℃）=Wt+K[W（100℃）*-Wt*]，注释说明“W（100℃）-标准温度计检定证书上的W（100℃）”。注释中的W（100℃）应换为W（100℃）*才准确。
1.3.3 退火JJG160-2007《标准铂电阻温度计检定规程》对退火的上限和时间都做了要求，但对二等标准铂电阻温度计具体检定时的退火要求说的不太明确。规程3.2.2.2中要求在上限温度退火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规定在660℃或600℃退火4h。根据二等标准铂电阻的具体使用温度和精度要求，在450℃退火2h较为合理。
2、总结省级计量检定部门主要进行二等标准铂电阻温度计的检定，二等标准铂电阻温度计的检定周期为两年，各省约有100余支，在不影响检定结果的前提下，适当的减少水三相点的测量次数，取消静压修正，可以减少重复劳动，使检定工作更加简洁高效，有利于实际工作的进行。《二等标准铂电阻温度计检定方法的改进》作者：河北邯郸.中国船舶重工集团公司第七一八研究所 靳辰
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