陳子騫　邱　萍

(1.廣東省計(jì)量科學(xué)研究院，廣州 510405；2.中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，北京 100029)

0　引言

標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)是1990國(guó)際溫標(biāo)中規(guī)定的內(nèi)插儀器，也被作為標(biāo)準(zhǔn)器在計(jì)量、電力、航空航天等行業(yè)廣泛使用。本文匯總分析了JJG 160—2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)》實(shí)施后6年來(lái)的一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定數(shù)據(jù)，就完善與修訂現(xiàn)行檢定規(guī)程的技術(shù)指標(biāo)提出相應(yīng)的建議。

1　建議規(guī)程修訂的內(nèi)容

1.1　新溫度計(jì)穩(wěn)定性檢查的退火時(shí)間

JJG 160—2007中規(guī)定，新溫度計(jì)必須先進(jìn)行穩(wěn)定性檢查。溫度計(jì)在660℃或600℃退火4h后隨爐溫降至420℃以下，取出溫度計(jì)測(cè)量Rtp和上限Wt，然后在660℃或600℃退火100h后隨爐溫降至420℃以下取出，測(cè)量Rtp，然后再在660℃或600℃退火100h，再次測(cè)量Rtp，如果測(cè)出數(shù)據(jù)超過(guò)規(guī)定的數(shù)值，則須再重復(fù)退火過(guò)程和測(cè)量Rtp，但總退火時(shí)間應(yīng)不超過(guò)350h。在日常檢定工作中，95％以上的新溫度計(jì)經(jīng)50h退火，數(shù)據(jù)滿足規(guī)程要求。為了減少能源消耗和提高檢定工作效率，建議新溫度計(jì)的退火時(shí)間減少為50h，總退火時(shí)間不超過(guò)100h。

1.2　相鄰周期檢定結(jié)果的差值

標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性體現(xiàn)在兩相鄰周期檢定結(jié)果的差值上。規(guī)程規(guī)定一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的兩相鄰周期檢定結(jié)果的差值最大值如表1所示。

表1　規(guī)程對(duì)使用中溫度計(jì)穩(wěn)定性的要求　mK

本次共對(duì)602支一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的0～420℃檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行了匯總分析。這些溫度計(jì)是規(guī)程自2007年實(shí)施以來(lái)，從中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和廣東省計(jì)量科學(xué)研究院檢定并出具證書(shū)的溫度計(jì)中抽取，其中檢定合格的一等鉑電阻溫度計(jì)78支，二等318支；檢定不合格的一等25支，二等181支。表2和表3分別為檢定合格的一等和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)WZn和WSn周期變化數(shù)據(jù)。

在不合格的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)中，因?yàn)橥庥^、檢定過(guò)程中固定點(diǎn)分度多次的差值等原因被判定不合格的只占少數(shù)，而兩相鄰周期檢定數(shù)據(jù)超出規(guī)程規(guī)定值的占不合格溫度計(jì)中80％以上。以下分別統(tǒng)計(jì)因Rtp、WSn或WZn兩周期數(shù)據(jù)超出規(guī)程規(guī)定值的數(shù)據(jù)。

表2　檢定合格(78支)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)周期變化數(shù)據(jù)匯總

表3　檢定合格(318支)二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)周期變化數(shù)據(jù)匯總

圖1、2為一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)因Rtp周期檢定不合格的數(shù)據(jù)，縱坐標(biāo)為Rtp兩周期變化量，橫坐標(biāo)為溫度計(jì)的數(shù)量。

圖1　不合格一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)Rtp兩周期變化

圖2　不合格二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)Rtp兩周期變化

表4和表5分別為檢定不合格的一等和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)WZn和WSn周期變化數(shù)據(jù)。

表4　檢定不合格(25支)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)周期變化數(shù)據(jù)匯總

表5　檢定不合格(181支)的二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)周期變化數(shù)據(jù)匯總

本次統(tǒng)計(jì)的兩相鄰周期檢定數(shù)據(jù)超出規(guī)程規(guī)定值的溫度計(jì)共有206支。其中因?yàn)镽tp超差的有205支，占99.5％；因?yàn)閃Sn超差的有10支，占4.9％；WZn超差的有17支，占8.3％；WZn和WSn同時(shí)超差的有8支，占3.9％。由于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的感溫元件為高純鉑絲，電阻值隨溫度變化的線性也較好，因此溫度計(jì)水三相點(diǎn)值升高或降低時(shí)，WZn和WSn也會(huì)隨之升高或降低。因此，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，雖然水三相點(diǎn)Rtp不合格數(shù)量較大，但WZn和WSn超差數(shù)量要少得多。根據(jù)多年檢定經(jīng)驗(yàn)和用戶反饋情況分析，現(xiàn)行規(guī)程對(duì)Rtp相鄰兩周期差值的規(guī)定比較合理，但對(duì)WZn和WSn差值的規(guī)定明顯偏大。

綜上分析，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定規(guī)程的周期考核指標(biāo)建議如下修改：

1)Rtp的相鄰兩周期允許變化量保持不變；2)對(duì)一等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，WSn相鄰兩周期允許變化量減小至3mK，WZn減小至4mK；3)對(duì)二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，WSn相鄰兩周期允許變化量減小至6mK，WZn減小至8mK。

1.3　檢定結(jié)果給出數(shù)據(jù)的有效位數(shù)

JJG 160—2007中規(guī)定，一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的Rtp值結(jié)果給到小數(shù)點(diǎn)后四位，相當(dāng)于分辨力為1mK，二等鉑電阻溫度計(jì)的W值給到小數(shù)點(diǎn)后五位,相當(dāng)于鋅凝固點(diǎn)與錫凝固點(diǎn)的數(shù)據(jù)的分辨力為2.9mK與2.7mK。因此由數(shù)據(jù)有效位數(shù)以及修約引入的不確定度過(guò)大。給標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的使用單位帶來(lái)較大誤差。目前我國(guó)大多數(shù)檢定機(jī)構(gòu)測(cè)量鉑電阻溫度計(jì)的測(cè)溫電橋的準(zhǔn)確度都有能力把W值給到小數(shù)點(diǎn)后六位，而使不確定度減小，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。 因此建議水三相點(diǎn)以及二等鉑電阻溫度計(jì)數(shù)據(jù)增加一位有效數(shù)字。

2　結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)JJG 160—2007《標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)》檢定規(guī)程實(shí)施以來(lái)的一等、二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，在新溫度計(jì)穩(wěn)定性檢查的退火時(shí)間，相鄰周期檢定結(jié)果的差值以及檢定結(jié)果給出數(shù)據(jù)的有效位數(shù)等方面，對(duì)修訂現(xiàn)行檢定規(guī)程的技術(shù)指標(biāo)提供了數(shù)據(jù)參考，并對(duì)完善現(xiàn)行規(guī)程，提高鉑電阻溫度計(jì)檢定工作的準(zhǔn)確度和可靠性提出了建議。

[1]JJG 160—2007標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì).中國(guó)計(jì)量出版社，2007

[2]JJF 1178—2007用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的固定點(diǎn)裝置.中國(guó)計(jì)量出版社，2007

[3]國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量司.1990國(guó)際溫標(biāo)宣貫手冊(cè).中國(guó)計(jì)量出版社，1990

[4]T J奎恩.溫度測(cè)量.凌善康，趙琪，等譯.中國(guó)計(jì)量出版社，1986

[5]劉健慶，等.水三相點(diǎn)處鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定時(shí)間的研究.計(jì)量技術(shù)，2006(9)

[6]王玉蘭，邱萍.鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性的研究.中國(guó)計(jì)量，2001(8)