《精密鉑電阻溫度計(jì)》校準(zhǔn)規(guī)范征求意見(jiàn)稿

精密鉑電阻溫度計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范編制說(shuō)明
一、        任務(wù)來(lái)源
近年來(lái)，大量精密鉑電阻溫度計(jì)進(jìn)口至國(guó)內(nèi)，在國(guó)內(nèi)溫度測(cè)量領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。由于其結(jié)構(gòu)特征與工業(yè)鉑電阻類似，其溫度計(jì)量特性又與標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)相似，因此既不能參照JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》，又不能參照J(rèn)JG160-2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程》對(duì)精密鉑電阻溫度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。為此，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局國(guó)質(zhì)檢辦量函[2011]259號(hào)文件下達(dá)了《精密鉑電阻校準(zhǔn)規(guī)范》的制定任務(wù)，并由上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院負(fù)責(zé)編制。

二、        規(guī)范編制的技術(shù)依據(jù)
該規(guī)范的編寫原則主要依據(jù)JJF1071-2000、JJF1001-1998以及JJF1007-2007，參考了JJG160-2007、計(jì)量院的部分研制報(bào)告和國(guó)外國(guó)內(nèi)發(fā)表的有關(guān)文章。
主要參考文獻(xiàn)有：
1.        JJF1071—2000《國(guó)家計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則》
2.        JJF1001—1998《通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義》
3.        JJF 1007－2007《溫度計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義》
4.  JJG160-2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)》檢定規(guī)程

三、產(chǎn)品概述
精密鉑電阻溫度計(jì)產(chǎn)生于國(guó)外現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)行業(yè)，主要用做現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)器，通常與干式爐一起使用，國(guó)外稱之為二級(jí)鉑電阻溫度計(jì)。進(jìn)入中國(guó)以后，由于其年穩(wěn)定性介于二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻及工業(yè)鉑電阻之間，因此國(guó)內(nèi)稱之為精密鉑電阻溫度計(jì)。在歐美，隨著水銀溫度計(jì)徹底退出歷史舞臺(tái)，精密鉑電阻溫度計(jì)已經(jīng)完全替代了水銀溫度計(jì)，并在工業(yè)鉑熱電阻校準(zhǔn)過(guò)程中作為標(biāo)準(zhǔn)器，替代二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，大大降低了計(jì)量成本。
四、計(jì)量性能要求
精密鉑電阻溫度計(jì)（以下簡(jiǎn)稱溫度計(jì)）
電阻特性：
標(biāo)稱電阻值Rtp通常為100Ω，不排除有其他標(biāo)稱電阻值。
W100≥ 1.3925以及WGa≥1.11807或WHg≤0.84424
五、有關(guān)技術(shù)內(nèi)容說(shuō)明
1、國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)狀況
經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)外能生產(chǎn)精密鉑電阻溫度計(jì)的主要廠家為美國(guó)福祿克公司、英國(guó)ISOTECH公司、云南大方自動(dòng)控制科技有限公司、北京奧維泰科技有限公司等。
2、關(guān)于外觀形狀
國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的精密鉑電阻溫度計(jì)種類繁多，型號(hào)各異。
長(zhǎng)度上，有的長(zhǎng)達(dá)500mm，有的短至100毫米，甚至更少。
直徑上，分別有6.35mm，6mm，4.76mm，4.7mm，3.175mm等。
形狀上，有棒式，直角形，或者任意角度形狀等
因此本規(guī)范在精密鉑電阻溫度計(jì)外觀形狀上不做要求。僅從電阻/溫度系數(shù)上進(jìn)行限制。
精密鉑電阻溫度計(jì)外殼通常為金屬外殼，標(biāo)稱電阻值經(jīng)統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)在100±2Ω范圍內(nèi)，不排除其他阻值的標(biāo)稱電阻。
3、關(guān)于精密鉑電阻的計(jì)量特性及穩(wěn)定性現(xiàn)狀
精密鉑電阻溫度計(jì)是一種計(jì)量特性介于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)與工業(yè)鉑電阻溫度計(jì)之間的計(jì)量器具，其計(jì)量特性與標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)近似。精密鉑電阻溫度計(jì)是近年來(lái)的新興產(chǎn)品，其穩(wěn)定性數(shù)據(jù)的收集較為困難。從目前搜集的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)來(lái)看，性能參差不齊，有的穩(wěn)定性與二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)性能相當(dāng)，有的卻高達(dá)80mK。因此本規(guī)范中只提出復(fù)校的溫度計(jì)需要檢查穩(wěn)定性，但是對(duì)其穩(wěn)定性并不作定量規(guī)定。
4、關(guān)于本規(guī)范的使用范圍
經(jīng)過(guò)詳細(xì)的調(diào)查得知，生產(chǎn)精密鉑電阻溫度計(jì)通常使用電阻/溫度系數(shù)為0.003925及以上的鉑絲，僅有個(gè)別型號(hào)的產(chǎn)品采用電阻/溫度系數(shù)0.003923的鉑絲。考慮到采用0.003923鉑絲的產(chǎn)品占有量?jī)H占精密鉑電阻的1%左右，而不同純度鉑絲制成的精密鉑電阻溫度計(jì)在進(jìn)行系數(shù)計(jì)算時(shí)的公式也不盡相同，因此本規(guī)范確定的適用范圍為電阻/溫度系數(shù)大于等于0.003925的精密鉑電阻溫度計(jì)。
5、關(guān)于退火溫度的說(shuō)明
精密鉑電阻溫度計(jì)的感溫元件與標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)近似，因此可以通過(guò)退火來(lái)消除由于機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力或鉑絲氧化而導(dǎo)致的溫度漂移。精密鉑電阻溫度計(jì)的規(guī)格種類繁多，溫度上限有300℃、400℃、450℃、500℃等多種規(guī)格，對(duì)于鉑電阻來(lái)說(shuō)，低于450℃的退火沒(méi)有意義，只會(huì)讓鉑絲氧化情況加重，因此對(duì)于上限溫度低于450℃的溫度計(jì)，不必退火。而上限溫度高于450℃的溫度計(jì)（含450℃），則參考JJG160-2007標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程的退火要求進(jìn)行退火。
6、關(guān)于溫度外推
由于精密鉑電阻溫度計(jì)規(guī)格種類繁多，經(jīng)常出現(xiàn)超出常規(guī)溫區(qū)的情況，因此考慮采用外推法推算到溫度計(jì)使用上限。
主要有三種情況：
a、        溫度上限為300℃的溫度計(jì)，最高校準(zhǔn)溫度為錫凝固點(diǎn)，外推70℃
b、溫度上限為450℃的溫度計(jì)，最高校準(zhǔn)溫度為鋅凝固點(diǎn)，外推30℃
c、溫度上限為500℃的溫度計(jì)，最高校準(zhǔn)溫度為鋅凝固點(diǎn)，外推80℃
經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，外推溫度值的分度誤差不大于1mK，因此完全可以采用外推的方法。
7、關(guān)于采用熔坪的固定點(diǎn)法
精密鉑電阻溫度計(jì)的校準(zhǔn)可以采用兩種方法，分別是固定點(diǎn)法和比較法。其中固定點(diǎn)法我們推薦采用熔化點(diǎn)法。JJG160-2007標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程中推薦使用凝固點(diǎn)法，凝固點(diǎn)法與熔化點(diǎn)法相比，復(fù)現(xiàn)過(guò)程稍復(fù)雜，需要誘導(dǎo)，但是復(fù)現(xiàn)的固定點(diǎn)溫度的不確定度優(yōu)于熔化點(diǎn)法。熔化點(diǎn)法雖然不確定度稍大，但是復(fù)現(xiàn)方便，無(wú)需誘導(dǎo)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，在鋁點(diǎn)，熔化點(diǎn)與凝固點(diǎn)溫度之差小于1.5mK，在鋅點(diǎn)，熔化點(diǎn)與凝固點(diǎn)溫度之差小于1.0mK，在錫點(diǎn)，兩者之差小于0.8mK。因此在精密鉑電阻溫度計(jì)的校準(zhǔn)過(guò)程中完全可以用熔化點(diǎn)法代替凝固點(diǎn)法。
8、采用比較法的可行性依據(jù)
對(duì)于不具備小型固定點(diǎn)設(shè)備的計(jì)量單位，我們推薦使用比較法。比較法校準(zhǔn)要求恒溫槽溫度偏離不超過(guò)±0.5℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，比較法和定點(diǎn)法在鋅凝固點(diǎn)最大差值為5.2 mK，比較法裝置的復(fù)現(xiàn)性優(yōu)于3.0 mK；在錫凝固點(diǎn)最大差值為5.7 mK，復(fù)現(xiàn)性優(yōu)于1.2 mK，滿足JJF1178-2007《用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的固定點(diǎn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在一等鉑電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)裝置鋅凝固點(diǎn)復(fù)現(xiàn)性優(yōu)于3.0 mK，錫凝固點(diǎn)復(fù)現(xiàn)性優(yōu)于2.6 mK的指標(biāo)。因此可以證明比較法可以適用于精密鉑電阻溫度計(jì)的校準(zhǔn)。