關于JJG 160—2007《標準鉑電阻溫度計》修訂的幾點建議*

陳子騫　邱　萍

(1.廣東省計量科學研究院，廣州 510405；2.中國計量科學研究院，北京 100029)

0　引言

標準鉑電阻溫度計是1990國際溫標中規(guī)定的內插儀器，也被作為標準器在計量、電力、航空航天等行業(yè)廣泛使用。本文匯總分析了JJG 160—2007《標準鉑電阻溫度計》實施后6年來的一等、二等標準鉑電阻溫度計檢定數(shù)據(jù)，就完善與修訂現(xiàn)行檢定規(guī)程的技術指標提出相應的建議。

1　建議規(guī)程修訂的內容

1.1　新溫度計穩(wěn)定性檢查的退火時間

JJG 160—2007中規(guī)定，新溫度計必須先進行穩(wěn)定性檢查。溫度計在660℃或600℃退火4h后隨爐溫降至420℃以下，取出溫度計測量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，測量Rtp，然后再在660℃或600℃退火100h，再次測量Rtp，如果測出數(shù)據(jù)超過規(guī)定的數(shù)值，則須再重復退火過程和測量Rtp，但總退火時間應不超過350h。在日常檢定工作中，95％以上的新溫度計經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，建議新溫度計的退火時間減少為50h，總退火時間不超過100h。

1.2　相鄰周期檢定結果的差值

標準鉑電阻溫度計的長期穩(wěn)定性體現(xiàn)在兩相鄰周期檢定結果的差值上。規(guī)程規(guī)定一等、二等標準鉑電阻溫度計的兩相鄰周期檢定結果的差值最大值如表1所示。

表1　規(guī)程對使用中溫度計穩(wěn)定性的要求　mK

本次共對602支一等、二等標準鉑電阻溫度計的0～420℃檢定數(shù)據(jù)進行了匯總分析。這些溫度計是規(guī)程自2007年實施以來，從中國計量科學研究院和廣東省計量科學研究院檢定并出具證書的溫度計中抽取，其中檢定合格的一等鉑電阻溫度計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準鉑電阻溫度計WZn和WSn周期變化數(shù)據(jù)。

在不合格的標準鉑電阻溫度計中，因為外觀、檢定過程中固定點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中80％以上。以下分別統(tǒng)計因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)一等標準鉑電阻溫度計周期變化數(shù)據(jù)匯總

表3　檢定合格(318支)二等標準鉑電阻溫度計周期變化數(shù)據(jù)匯總

圖1、2為一等、二等標準鉑電阻溫度計因Rtp周期檢定不合格的數(shù)據(jù)，縱坐標為Rtp兩周期變化量，橫坐標為溫度計的數(shù)量。

圖1　不合格一等標準鉑電阻溫度計Rtp兩周期變化

圖2　不合格二等標準鉑電阻溫度計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準鉑電阻溫度計WZn和WSn周期變化數(shù)據(jù)。

表4　檢定不合格(25支)一等標準鉑電阻溫度計周期變化數(shù)據(jù)匯總

表5　檢定不合格(181支)的二等標準鉑電阻溫度計周期變化數(shù)據(jù)匯總

本次統(tǒng)計的兩相鄰周期檢定數(shù)據(jù)超出規(guī)程規(guī)定值的溫度計共有206支。其中因為Rtp超差的有205支，占99.5％；因為WSn超差的有10支，占4.9％；WZn超差的有17支，占8.3％；WZn和WSn同時超差的有8支，占3.9％。由于標準鉑電阻溫度計的感溫元件為高純鉑絲，電阻值隨溫度變化的線性也較好，因此溫度計水三相點值升高或降低時，WZn和WSn也會隨之升高或降低。因此，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，雖然水三相點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)多年檢定經驗和用戶反饋情況分析，現(xiàn)行規(guī)程對Rtp相鄰兩周期差值的規(guī)定比較合理，但對WZn和WSn差值的規(guī)定明顯偏大。

綜上分析，對于標準鉑電阻溫度計檢定規(guī)程的周期考核指標建議如下修改：

1)Rtp的相鄰兩周期允許變化量保持不變；2)對一等標準鉑電阻溫度計，WSn相鄰兩周期允許變化量減小至3mK，WZn減小至4mK；3)對二等標準鉑電阻溫度計，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、二等標準鉑電阻溫度計的Rtp值結果給到小數(shù)點后四位，相當于分辨力為1mK，二等鉑電阻溫度計的W值給到小數(shù)點后五位,相當于鋅凝固點與錫凝固點的數(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大。給標準鉑電阻溫度計的使用單位帶來較大誤差。目前我國大多數(shù)檢定機構測量鉑電阻溫度計的測溫電橋的準確度都有能力把W值給到小數(shù)點后六位，而使不確定度減小，提高測量準確度。 因此建議水三相點以及二等鉑電阻溫度計數(shù)據(jù)增加一位有效數(shù)字。

2　結論

本文通過對JJG 160—2007《標準鉑電阻溫度計》檢定規(guī)程實施以來的一等、二等標準鉑電阻溫度計檢定數(shù)據(jù)進行匯總分析，在新溫度計穩(wěn)定性檢查的退火時間，相鄰周期檢定結果的差值以及檢定結果給出數(shù)據(jù)的有效位數(shù)等方面，對修訂現(xiàn)行檢定規(guī)程的技術指標提供了數(shù)據(jù)參考，并對完善現(xiàn)行規(guī)程，提高鉑電阻溫度計檢定工作的準確度和可靠性提出了建議。

[1]JJG 160—2007標準鉑電阻溫度計.中國計量出版社，2007

[2]JJF 1178—2007用于標準鉑電阻溫度計的固定點裝置.中國計量出版社，2007

[3]國家技術監(jiān)督局計量司.1990國際溫標宣貫手冊.中國計量出版社，1990

[4]T J奎恩.溫度測量.凌善康，趙琪，等譯.中國計量出版社，1986

[5]劉健慶，等.水三相點處鉑電阻溫度計穩(wěn)定時間的研究.計量技術，2006(9)

[6]王玉蘭，邱萍.鉑電阻溫度計穩(wěn)定性的研究.中國計量，2001(8)