標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計重要參數(shù)Rtp值的獲取
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計重要參數(shù)Rtp 值的獲取
標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計是測定 0 ～ 419.527 ℃溫度區(qū)段的標(biāo)準(zhǔn)儀器。水三相點是測溫技術(shù)中所用的一個極為重要的固定點，它被用于量測標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的電阻值 Rtp 。鑒于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計檢定規(guī)程上關(guān)于水三相點及 Rtp 值獲取的文字性介紹較少，為獲取標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計重要參數(shù) Rtp 值，本文對水三相點瓶的凍制及水三相點的 Rtp 值的測定過程進行了系統(tǒng)的分析。
1 水的三相點及作參考點的優(yōu)勢
水三相點即水的固態(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、沸點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、沸點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，這三條曲線的交點稱為物質(zhì)的三相點。只有在這一點，物質(zhì)的三相點 ( 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 ℃時才會出現(xiàn)。
采用水三相點做量測標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計 RO 值的標(biāo)準(zhǔn)參考點比用冰作參考點有一定的優(yōu)勢。因為水三相點是水三態(tài)的混合狀態(tài)，可長期保存在 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，會引起冰融點溫度的波動，冰融點受大氣壓波動影響較大，溫度穩(wěn)定性較差，并且被測溫度計必須插入冰點槽內(nèi)足夠的深度，否則誤差會影響參考點溫度的穩(wěn)定性。
水三相點通常用水三相點瓶來實現(xiàn)。
2 水三相點瓶
2.1 水三相點瓶的結(jié)構(gòu)
水三相點瓶的結(jié)構(gòu)是在一個直徑為 40mm 的玻璃容器內(nèi)，有一個同心、直徑約為 10mm 、一端封閉的細玻璃管作為溫度計插管，容器在真空下充入高純度的水并密封。
2.2 水三相點瓶的凍制過程
凍制水三相點瓶之前，應(yīng)先用干凈的棉花 ( 布 ) ，將水三相點瓶內(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，將水三相點瓶放入冰瓶 ( 冰箱 ) 中預(yù)冷約 2h 。然后，將水三相點瓶取出，并用干凈的脫脂棉將其內(nèi)插管擦凈，就可開始凍制。將水三相點瓶放入 HWC － BZ 型凍制保存裝置中，凍制結(jié)束會有提示，直至內(nèi)插管周圍凍成一層厚度約為 10mm 的均勻冰套，凍制時一定要注意冰套的厚度均勻，而且瓶內(nèi)水面不可封凍，以免使三相點瓶破裂。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。量測前要檢查內(nèi)融層是否被凍住，檢查方法是給水三相點瓶一個小的旋轉(zhuǎn)沖量，冰套應(yīng)能饒著內(nèi)插管的中心管自由轉(zhuǎn)動，這時三相點瓶凍制完畢。凍成后三相點瓶應(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： 水三相點凍制保存裝置
型號： HWC-BZ
生產(chǎn)廠家： 濟南長峰
2
名稱： 水三相點瓶
型號： BZ-1
生產(chǎn)廠家： 濟南長峰
聯(lián)系人：李經(jīng)理 電話： 13475901323
3 測定鉑電阻溫度計在水三相點電阻值 Rtp 的過程
檢定中量測鉑電阻溫度計在水三相點的電阻值 Rtp 時，需按以下步驟進行：
a. 水三相點瓶應(yīng)在使用前 4h 凍制好，并將其儲存于水三相點凍制保存裝置中。
b. 每次使用前，應(yīng)首先對水三相點瓶內(nèi)融，確保水三相點瓶中的冰套能繞其內(nèi)插管自由轉(zhuǎn)動，形成可靠的**個冰水交界面。
c. 將溫度計放入水三相點凍制保存裝置中預(yù)冷。
d. 將充分預(yù)冷的溫度計插入水三相點瓶中，防止外界輻射透過冰層輻射到溫度計上 ( 因為外界輻射會給溫度計帶來一定的量測誤差 ) 。當(dāng)充分達到熱平衡后方可量測。
e. 用測溫電橋量測鉑電阻溫度計的值時，應(yīng)注意保持流過溫度計的電流為 1mA ，一般取 4 次讀數(shù)的平均值作為該溫度計的 Rtp 值。
f. 用下式對測得值進行水三相點靜壓修壓，得出溫度計在水三相點的電阻值 Rtp 。
Rtp=Rtp’(1+2.91×10-8·h)(1)
式中， h 為電阻溫度計感溫元件中心到水三相點瓶內(nèi)冰套頂面的距離， cm 。
g. 由不在同**測得的數(shù)次 Rtp 的平均值作為該支溫度計在水三相點處電阻值 Rtp 的*終測定結(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，在各溫度點檢定過程中多次測得 Rtp 值之間*大差值對于檢定二等鉑電阻溫度計不超過 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，測出的 Rtp 值對檢定二等鉑電阻溫度計不超過 0mK 。
可見，假如不凍制三相點而直接用冰點器量測，得出的數(shù)值達不到規(guī)程的要求。每次測定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的鋅點阻值 Rzn 后需立即量測 Rtp 值，然后計算出比值 Wzn=Rzn/Rtp 。同理每次測定標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的水沸點阻值 R100 后，也需立即量測 Rtp 值，然后計算出比值 W100=R100/Rtp 。
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