標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)重要參數(shù)Rtp值的獲取
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)重要參數(shù)Rtp 值的獲取
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)是測(cè)定 0 ～ 419.527 ℃溫度區(qū)段的標(biāo)準(zhǔn)儀器。水三相點(diǎn)是測(cè)溫技術(shù)中所用的一個(gè)極為重要的固定點(diǎn)，它被用于量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的電阻值 Rtp 。鑒于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程上關(guān)于水三相點(diǎn)及 Rtp 值獲取的文字性介紹較少，為獲取標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)重要參數(shù) Rtp 值，本文對(duì)水三相點(diǎn)瓶的凍制及水三相點(diǎn)的 Rtp 值的測(cè)定過程進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。
1 水的三相點(diǎn)及作參考點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)
水三相點(diǎn)即水的固態(tài)、液態(tài)、汽態(tài) ( 冰、水、汽 ) 三態(tài)為一體的混合界面，它的溫度值用國際單位制表示為 273.16K(0.01 ℃ ) 。物質(zhì)的溶點(diǎn)、沸點(diǎn)和升華溫度不僅與溫度有關(guān)，而且與壓力有關(guān)。可以根據(jù)純物質(zhì)在不同壓力下的溶點(diǎn)、沸點(diǎn)和升華溫度不同分別做出三條曲線，稱之為溶解曲線、汽化曲線和升華曲線，這三條曲線的交點(diǎn)稱為物質(zhì)的三相點(diǎn)。只有在這一點(diǎn)，物質(zhì)的三相點(diǎn) ( 固相、液相、氣相 ) 才能共存。
可以看出：水的固態(tài) ( 冰 ) 、液態(tài) ( 水 ) 、氣態(tài) ( 飽和水蒸氣 ) 三相共存只有在壓力 611Pa 、溫度 0.01 ℃時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。
采用水三相點(diǎn)做量測(cè)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì) RO 值的標(biāo)準(zhǔn)參考點(diǎn)比用冰作參考點(diǎn)有一定的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樗帱c(diǎn)是水三態(tài)的混合狀態(tài)，可長(zhǎng)期保存在 0.1mK 以內(nèi)不變，溫度穩(wěn)定性好，而且不受外界大氣壓變化和空氣中雜質(zhì)的影響，復(fù)現(xiàn)性能好、準(zhǔn)確度高。而冰的表面易受污染，會(huì)引起冰融點(diǎn)溫度的波動(dòng)，冰融點(diǎn)受大氣壓波動(dòng)影響較大，溫度穩(wěn)定性較差，并且被測(cè)溫度計(jì)必須插入冰點(diǎn)槽內(nèi)足夠的深度，否則誤差會(huì)影響參考點(diǎn)溫度的穩(wěn)定性。
水三相點(diǎn)通常用水三相點(diǎn)瓶來實(shí)現(xiàn)。
2 水三相點(diǎn)瓶
2.1 水三相點(diǎn)瓶的結(jié)構(gòu)
水三相點(diǎn)瓶的結(jié)構(gòu)是在一個(gè)直徑為 40mm 的玻璃容器內(nèi)，有一個(gè)同心、直徑約為 10mm 、一端封閉的細(xì)玻璃管作為溫度計(jì)插管，容器在真空下充入高純度的水并密封。
2.2 水三相點(diǎn)瓶的凍制過程
凍制水三相點(diǎn)瓶之前，應(yīng)先用干凈的棉花 ( 布 ) ，將水三相點(diǎn)瓶?jī)?nèi)插管中的水分及雜物擦凈，并用干凈的脫脂棉將內(nèi)插管口塞住，將水三相點(diǎn)瓶放入冰瓶 ( 冰箱 ) 中預(yù)冷約 2h 。然后，將水三相點(diǎn)瓶取出，并用干凈的脫脂棉將其內(nèi)插管擦凈，就可開始凍制。將水三相點(diǎn)瓶放入 HWC － BZ 型凍制保存裝置中，凍制結(jié)束會(huì)有提示，直至內(nèi)插管周圍凍成一層厚度約為 10mm 的均勻冰套，凍制時(shí)一定要注意冰套的厚度均勻，而且瓶?jī)?nèi)水面不可封凍，以免使三相點(diǎn)瓶破裂。然后將其放入 HWC － BZ 型凍制保存裝置中，放置 24h 以后方可使用。量測(cè)前要檢查內(nèi)融層是否被凍住，檢查方法是給水三相點(diǎn)瓶一個(gè)小的旋轉(zhuǎn)沖量，冰套應(yīng)能饒著內(nèi)插管的中心管自由轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)三相點(diǎn)瓶?jī)鲋仆戤?。凍成后三相點(diǎn)瓶應(yīng)保存 HWC － BZ 型凍制保存裝置中，下表所示為所需儀器。
1
名稱： 水三相點(diǎn)凍制保存裝置
型號(hào)： HWC-BZ
生產(chǎn)廠家： 濟(jì)南長(zhǎng)峰
2
名稱： 水三相點(diǎn)瓶
型號(hào)： BZ-1
生產(chǎn)廠家： 濟(jì)南長(zhǎng)峰
聯(lián)系人：李經(jīng)理 電話： 13475901323
3 測(cè)定鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)電阻值 Rtp 的過程
檢定中量測(cè)鉑電阻溫度計(jì)在水三相點(diǎn)的電阻值 Rtp 時(shí)，需按以下步驟進(jìn)行：
a. 水三相點(diǎn)瓶應(yīng)在使用前 4h 凍制好，并將其儲(chǔ)存于水三相點(diǎn)凍制保存裝置中。
b. 每次使用前，應(yīng)首先對(duì)水三相點(diǎn)瓶?jī)?nèi)融，確保水三相點(diǎn)瓶中的冰套能繞其內(nèi)插管自由轉(zhuǎn)動(dòng)，形成可靠的**個(gè)冰水交界面。
c. 將溫度計(jì)放入水三相點(diǎn)凍制保存裝置中預(yù)冷。
d. 將充分預(yù)冷的溫度計(jì)插入水三相點(diǎn)瓶中，防止外界輻射透過冰層輻射到溫度計(jì)上 ( 因?yàn)橥饨巛椛鋾?huì)給溫度計(jì)帶來一定的量測(cè)誤差 ) 。當(dāng)充分達(dá)到熱平衡后方可量測(cè)。
e. 用測(cè)溫電橋量測(cè)鉑電阻溫度計(jì)的值時(shí)，應(yīng)注意保持流過溫度計(jì)的電流為 1mA ，一般取 4 次讀數(shù)的平均值作為該溫度計(jì)的 Rtp 值。
f. 用下式對(duì)測(cè)得值進(jìn)行水三相點(diǎn)靜壓修壓，得出溫度計(jì)在水三相點(diǎn)的電阻值 Rtp 。
Rtp=Rtp’(1+2.91×10-8·h)(1)
式中， h 為電阻溫度計(jì)感溫元件中心到水三相點(diǎn)瓶?jī)?nèi)冰套頂面的距離， cm 。
g. 由不在同**測(cè)得的數(shù)次 Rtp 的平均值作為該支溫度計(jì)在水三相點(diǎn)處電阻值 Rtp 的*終測(cè)定結(jié)果。數(shù)次 Rtp 值之間的*大偏差不應(yīng)超過規(guī)程的要求。
4 結(jié)論
a. 從穩(wěn)定性上看，在各溫度點(diǎn)檢定過程中多次測(cè)得 Rtp 值之間*大差值對(duì)于檢定二等鉑電阻溫度計(jì)不超過 5mK 。
b. 從檢定周期的變化來看， Rtp 值年變化率不超過 15mK 。
c. 鉑電阻經(jīng)退火后，測(cè)出的 Rtp 值對(duì)檢定二等鉑電阻溫度計(jì)不超過 0mK 。
可見，假如不凍制三相點(diǎn)而直接用冰點(diǎn)器量測(cè)，得出的數(shù)值達(dá)不到規(guī)程的要求。每次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的鋅點(diǎn)阻值 Rzn 后需立即量測(cè) Rtp 值，然后計(jì)算出比值 Wzn=Rzn/Rtp 。同理每次測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的水沸點(diǎn)阻值 R100 后，也需立即量測(cè) Rtp 值，然后計(jì)算出比值 W100=R100/Rtp 。
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