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标准铂电阻温度计重要参数Rtp值的获取


标准铂电阻温度计重要参数Rtp 值的获取 
      标准铂电阻温度计是测定 0 ~ 419.527 ℃温度区段的标准仪器。水三相点是测温技术中所用的一个极为重要的固定点,它被用于量测标准铂电阻温度计的电阻值 Rtp 。鉴于标准铂电阻温度计检定规程上关于水三相点及 Rtp 值获取的文字性介绍较少,为获取标准铂电阻温度计重要参数 Rtp 值,本文对水三相点瓶的冻制及水三相点的 Rtp 值的测定过程进行了系统的分析。 

1  水的三相点及作参考点的优势 
      水三相点即水的固态、液态、汽态 ( 冰、水、汽 ) 三态为一体的混合界面,它的温度值用国际单位制表示为 273.16K(0.01 ℃ ) 。物质的溶点、沸点和升华温度不仅与温度有关,而且与压力有关。可以根据纯物质在不同压力下的溶点、沸点和升华温度不同分别做出三条曲线,称之为溶解曲线、汽化曲线和升华曲线,这三条曲线的交点称为物质的三相点。只有在这一点,物质的三相点 ( 固相、液相、气相 ) 才能共存。 
      可以看出:水的固态 ( 冰 ) 、液态 ( 水 ) 、气态 ( 饱和水蒸气 ) 三相共存只有在压力 611Pa 、温度 0.01 ℃时才会出现。 
      采用水三相点做量测标准铂电阻温度计 RO 值的标准参考点比用冰作参考点有一定的优势。因为水三相点是水三态的混合状态,可长期保存在 0.1mK 以内不变,温度稳定性好,而且不受外界大气压变化和空气中杂质的影响,复现性能好、准确度高。而冰的表面易受污染,会引起冰融点温度的波动,冰融点受大气压波动影响较大,温度稳定性较差,并且被测温度计必须插入冰点槽内足够的深度,否则误差会影响参考点温度的稳定性。 

水三相点通常用水三相点瓶来实现。 

2  水三相点瓶 

2.1  水三相点瓶的结构 

水三相点瓶的结构是在一个直径为 40mm 的玻璃容器内,有一个同心、直径约为 10mm 、一端封闭的细玻璃管作为温度计插管,容器在真空下充入高纯度的水并密封。 

2.2  水三相点瓶的冻制过程 

冻制水三相点瓶之前,应先用干净的棉花 ( 布 ) ,将水三相点瓶内插管中的水分及杂物擦净,并用干净的脱脂棉将内插管口塞住,将水三相点瓶放入冰瓶 ( 冰箱 ) 中预冷约 2h 。然后,将水三相点瓶取出,并用干净的脱脂棉将其内插管擦净,就可开始冻制。将水三相点瓶放入 HWC - BZ 型冻制保存装置中,冻制结束会有提示,直至内插管周围冻成一层厚度约为 10mm 的均匀冰套,冻制时一定要注意冰套的厚度均匀,而且瓶内水面不可封冻,以免使三相点瓶破裂。然后将其放入 HWC - BZ 型冻制保存装置中,放置 24h 以后方可使用。量测前要检查内融层是否被冻住,检查方法是给水三相点瓶一个小的旋转冲量,冰套应能饶着内插管的中心管自由转动,这时三相点瓶冻制完毕。冻成后三相点瓶应保存 HWC - BZ 型冻制保存装置中,下表所示为所需仪器。 

名称: 水三相点冻制保存装置 
型号: HWC-BZ 
生产厂家: 济南长峰 

名称: 水三相点瓶 
型号: BZ-1 
生产厂家: 济南长峰 
联系人:李经理 电话: 13475901323 

3  测定铂电阻温度计在水三相点电阻值 Rtp 的过程 
检定中量测铂电阻温度计在水三相点的电阻值 Rtp 时,需按以下步骤进行: 

a. 水三相点瓶应在使用前 4h 冻制好,并将其储存于水三相点冻制保存装置中。 

b. 每次使用前,应首先对水三相点瓶内融,确保水三相点瓶中的冰套能绕其内插管自由转动,形成可靠的第二个冰水交界面。 

c. 将温度计放入水三相点冻制保存装置中预冷。 

d. 将充分预冷的温度计插入水三相点瓶中,防止外界辐射透过冰层辐射到温度计上 ( 因为外界辐射会给温度计带来一定的量测误差 ) 。当充分达到热平衡后方可量测。 


e. 用测温电桥量测铂电阻温度计的值时,应注意保持流过温度计的电流为 1mA ,一般取 4 次读数的平均值作为该温度计的 Rtp 值。 


f. 用下式对测得值进行水三相点静压修压,得出温度计在水三相点的电阻值 Rtp 。 

Rtp=Rtp’(1+2.91×10-8·h)(1) 

式中, h 为电阻温度计感温元件中心到水三相点瓶内冰套顶面的距离, cm 。 

g. 由不在同一天测得的数次 Rtp 的平均值作为该支温度计在水三相点处电阻值 Rtp 的*终测定结果。数次 Rtp 值之间的*大偏差不应超过规程的要求。 

4  结论 

a. 从稳定性上看,在各温度点检定过程中多次测得 Rtp 值之间*大差值对于检定二等铂电阻温度计不超过 5mK 。 

b. 从检定周期的变化来看, Rtp 值年变化率不超过 15mK 。 

c. 铂电阻经退火后,测出的 Rtp 值对检定二等铂电阻温度计不超过 0mK 。 

可见,假如不冻制三相点而直接用冰点器量测,得出的数值达不到规程的要求。每次测定标准铂电阻温度计的锌点阻值 Rzn 后需立即量测 Rtp 值,然后计算出比值 Wzn=Rzn/Rtp 。同理每次测定标准铂电阻温度计的水沸点阻值 R100 后,也需立即量测 Rtp 值,然后计算出比值 W100=R100/Rtp 。

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