标准铂电阻温度计知识大全

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  标准铂电阻温度计*概 述

  标准铂电阻温度计是1990年国际温标(ITS-90)温标内插仪器。它是一种在目前的生产技术条件下测量温度时能达到准确度最高、稳定性最好的温度计。标准铂电阻温度计是用于传递国际温标的计量标准器具。在检定各种标准水银温度计;工业铂、铜热电阻温度计;精密温度计时作为标准使用。也可以直接用于准确度要求较高的温度测量。因此,它不仅广泛应用于工业测温,而且被制成标准的基准仪。

  标准铂电阻温度计是根据金属铂的电阻随温度变化而对应变化的规律来测量温度的。按照ITS—90的规定,在平衡氢三相点(13.8033K)到银凝固点(960.78℃)温区内T90用铂电阻温度计来定义。它使用一组规定的定义固定点和参考函数以及内插温度的偏差函数来分度。上述温区又分为若干温区,由不同结构的温度计决定其能正常工作的一段分温区。

  在我国,标准铂电阻温度计已得到广泛的应用。尤其是石英外护管二等标准铂电阻温度计,广泛应用于各级温度计量实验室的量值传递和精密测温。标准铂电阻温度计有二种外护管,石英外护管及金属外护管。石英外护管标准铂电阻温度计和金属外护管标准铂电阻温度计各有其优缺点。具体选择哪一种温度计,要根据用户的实际情况来决定。通常来讲,石英外护管标准铂电阻温度计可以达到的稳定性要优于金属外护管标准铂电阻温度计,因此,到目前为止,石英外护管标准铂电阻温度计的等级可以是工作基准、一等或二等,而金属外护管标准铂电阻温度计的等级通常是二等。但是,金属外护管标准铂电阻温度计的优点是不易损坏,可以在很多非酸性介质、金属温块或恶劣的环境中使用。这一点非常重要,因为标准铂电阻温度计被损坏后通常是无法修理的。

  标准铂电阻温度计*分 类

  按温度范围划分:常用的标准铂电阻温度计有三种类型:低温套管式标准铂电阻温度计、标准铂电阻温度计和高温铂电阻温度计。

  按工作等级划分:标准铂电阻温度计有一等标准铂电阻温度计和二等标准铂电阻温度计两种。一等标准铂电阻温度计用于检定二等标准铂电阻温度计。

  按感温元件划分:根据导体电阻随温度而变化的规律来测量温度的温度计。最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件,主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计,在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。

  标准铂电阻温度计*特 点

  1.具有极佳的长期和短期稳定性,其实际性能远远超过相应等级温度计的检定规程的要求;

  2.石英外护管标准铂电阻温度计可以保证您获得最高水平的温度测量;

  金属外护管标准铂电阻温度计可以在恶劣环境下使用,与石英外护管温度计相比不易损坏;

  3.温度计名义阻值分为25欧姆和100欧姆两种;

  4.拥有不同等级、不同温度范围的标准铂电阻温度计;

  5.可提供套管式标准铂电阻温度计。

  6.体积小,内部无空气隙,热惯性上,测量滞后小

  7.机械性能好、耐振,抗冲击;

  8.能弯曲,便于安装,使用寿命长等优点。

  标准铂电阻温度计*结构和原理

  标准铂电阻温度计(以下简称温度计)是根据金属铂的电阻随温度变化的规律来测量温度的。温度计的感温元件是由高纯铂丝以无应力结构绕制而成的四端电阻器,如图1所示。当温度变化时感温铂丝能自由膨胀和收缩。通过测量温度计感温元件的电阻,利用温标的内插公式,计算获得相应的温度值。

  根据1990年国际温标(ITS-90)规定,标准铂电阻温度计是13.8033K到961.78℃温度范围的温标内插仪器。常用的标准铂电阻温度计有三种类型:低温套管式标准铂电阻温度计、标准铂电阻温度计和高温铂电阻温度计。低温套管式标准铂电阻温度计是13.8033K到273.16K温区的标准内插仪器,该温度计的使用上限通常为232℃。典型尺寸为外经约5毫米,长50毫米左右。标准铂电阻温度计,是189.3442℃到661.323℃温区的标准内插仪器。而高温铂电阻温度计作为温标内插仪器,其使用上限可以达到961.78℃。

  低温套管式标准铂电阻温度计的外护管通常采用铂套管或玻璃套管,温度计的水三相点电阻为(25±1)Ω。标准铂电阻温度计的外护管一般是石英或金属,温度计的水三相点电阻为(25±1)Ω或(100±1)Ω。100Ω标准铂电阻温度计是近年来才逐渐兴起的,它的测量分辨率比25Ω温度计要大4倍。高温铂电阻温度计的外护管是石英的,温度计的水三相点电阻为0.25 Ω或 2.5 Ω。

  所有的铂电阻温度计的感温元件均采用高纯铂丝以无应力结构绕制。为了消除引线电阻引起的测量误差,标准铂电阻温度计均采用四线制结构。温度计元件被密封在石英或金属管中。密封前充一定压力的含有氧气的混合气体。本公司推出的标准铂电阻温度计结构如图4所示。

  标准铂电阻温度计*技术指标

  表1石英保护管标准铂电阻温度计的种类和主要技术指标:

  表2金属保护管标准铂电阻温度计的种类和主要技术指标:

  标准铂电阻温度计*检查方法

  铂电阻温度计属精密计量器具,极易损坏或出现数据漂移。购买本公司产品后,或每次送计量部门检定后, 请立即按如下方法检查温度计:

  1.仔细检查温度计外观:

  A). 对于石英外护管标准铂电阻温度计,石英保护管表面不应有伤痕,保护管内部不得有任何碎片。温度计感温元件的支撑骨架应完整无裂痕。温度计手柄和温度计外护管之间应固定牢固;

  B). 对于金属外护管标准铂电阻温度计,金属保护管表面不应有明显凹坑或伤痕,温度计手柄 和温度计外护管之间应固定牢固;温度计金属外护管表面因出厂前高温退火后出现的黑色或深灰色,以及金属表面颜色不一致等现象,属正常现象,不影响温度计的性能和使用。

  2.用万用表电阻档检查温度计室温下的电阻值,以确定温度计感温元件是否出现短路或开路。

  温度计外引线如图5所示。在室温下,温度计元件每一端的两根引线之间应短路,即红色与黑色(或蓝色、白色)引线之间,以及黄色与绿色引线之间,应该短路(只有引线电阻,约2Ω)。而温度计感温元件两端的引线之间应能测得温度计在室温时的电阻。对于25Ω温度计来说,其室温电阻为28Ω左右;对于100Ω温度计来说,其室温电阻为112 Ω左右;

  3.对于金属外护管标准铂电阻温度计,需要检查温度计金属外护管与温度计引线之间是否短路。如若有短路现象,请立即检查原因。

  4.对于有条件的用户,应定期测量标准铂电阻温度计的水三相点值,并与计量部门提供的检定证书上的数值进行比较,其差值不能超过检定规程规定的要求。如果超差,应立即停止使用,仔细检查并寻找原因,可参阅本说明书第(5)部分温度计可能出现的不正常现象及其应对措施。

  5温度计稳定性期间核查

  核查有三种方法:

  (1)传递法:即用更高一级的温度计直接进行检定。此方法适合具备温度量传能力的实验室,但大部分基层实验室不具备量传能力。

  (2)多台比较法:用两只或三只温度计同时检测一个稳定的温度进行比较。此方法适合有两只以上温度计的实验室。

  (3)固定点法:在0 ~429·527℃温区内,规程规定检定温度计用三个固定点:水三相点、锡凝固点和锌凝固点。固定点核查方法,可以利用水三相点进行,测量温度计在水三相点上的电阻值Rtp是否改变。此种方法,对于经常冻制水三相点瓶复现水三相点温度的实验室来说是安全可靠、简便易行的最佳方案。但问题是,对于小型实验室特别是大分企业实验室来说,由于工作原因不具备水三相点瓶,有的又只有一只温度计,这些实验室如何完成期间核查呢?正是由于不具备常规的期间核查能力,这些实验室大部分不做期间核查,结果,在工作中经常会出现意想不到的问题。那么,有没有简便有效的核查方法呢?答案是肯定的,用冰点核查法,就是用冰水混合物复现0℃点温度,代替水三相点进行期间核查。为做到每次复现的冰点温度具有良好的重复性,要注意以下几点:

  ①每次必须用蒸馏水制备冰水混合物,以此做到水质的一致性。

  ②广口保温冰瓶内径不小于200mm、内深不小于400mm,上瓶盖中间做孔,用于放置温度计。

  ③冰沫要尽可能均匀,没有大的颗粒。冰瓶中倒满冰沫,从瓶口均匀加入蒸馏水,轻微压实冰沫,加水至接近冰沫面,然后盖上盖。

  ④用备用玻璃棒从上测温孔插进到冰水混合物的底部,然后立即取出,再从测温孔小心插入被核查温度计,插入深度保持离冰面300mm左右,在盖子上表面用小木夹夹固温度计, 20min后开始测试。

  ⑤必须保证每次的制备和检测过程尽可能一致。实验证明,按上述方法复现的冰点温度,重复性误差不超过0·003℃(3mk),不到二等温度计稳定性指标(10mk)的1 /3,完全满足稳定性核查要求。由于水三相点温度( 0·01℃)与冰点温度(0℃)接近,可以认为两者稳定性指标相同。实际工作中可以把送上级进行量值传递回来的温度计在使用前先做一次核查,记录下冰点电阻值,以后每次的核查结果都与第一次的相比较,分析其是否稳定。

  标准铂电阻温度计*检定方法

  作为温度标准仪器,标准铂电阻温度计必须经过检定才能使用。检定的目的不仅要考查被检定温度计是否符合检定规程对标准铂电阻温度计相应等级的要求,而且检定之后还将提供该温度计的参数,以便用户的使用。温度计必须按照检定规程进行周期送检。周期送检的目的不仅是为了使温度计能够继续作为标准使用,而且周期送检的另一个重要的目的是考查温度计的长期稳定性。

  标准铂电阻温度计*测量方法

  环境要求:相对稳定的室温;相对湿度<80%

  1.电测仪器:

  标准铂电阻温度计为四线制温度计。测量仪器可以采用各种测温电桥、数字测温仪、精密数字多用表等。只要测量仪器能够满足用户的测量不确定度的要求即可。有关温度计测量设备的选择,请参考有关检定规程或其他文献资料。测量时通过温度计的电流,请参考表1。

  2.温度计浸没深度:

  温度计被检定过程中,或该温度计作为标准器检定其他温度计时,为了获得最小的检定不确定度,对温度计的浸没深度有一定的要求,请参照相应的检定规程;

  关于实际使用过程中温度计的浸没深度,取决于对测量不确定度的要求。浸没深度的要求与被测量介质种类(液体或空气)、介质流动速度、测量温度、保温状况,测量孔的尺寸等很多因素有关。

  3. 杂散热电势:

  温度计的杂散热电势可以通过测量电流的换向加以消除。很多自动测温电桥具有这种功能。当使用数字多用表测量标准铂电阻温度计时,应考虑杂散热电势对测量值的影响,或对测量电流进行换向,消除杂散热电势。

  4. 自热效应

  通常情况下,用户并不需要专门测量及消除自热效应。只有在高精度测量时,才需要测量并消除温度计的自热效应。自热效应的测量及消除请参阅有关铂电阻温度计检定规程。

  5. 电阻比的使用

  使用过程中,应尽量用电阻比 来代替电阻值 。其优点是一方面可以部分消除或减小检定部门和使用单位之间的测量仪器的系统误差,另一方面可以减小因温度计水三相点值的漂移而产生的误差。 的使用方法,下一节有详细介绍。

  标准铂电阻温度计*使用和维护

  标准铂电阻温度计价格十分昂贵,使用一段时间后会产生漂移。 如果发现其产生的漂移茸超过正常范围 及时退火。退火后仍能够恢复其正常性 能。因此及时监测标准铂电阻温度计的漂移量是十分必要的。福禄克公司小型水三相点瓶可以方便快捷地检查标准铂电阻温度计在水三相点的漂移量。帮助判断其是否超差,并及时采取措施,延长其使用寿命。 冲击、振动或任何其它形式的加速 度都可能引起管腔弯曲并围绕其支架变形,产生的应力会增大电阻值。

  1.标准铂电阻温度计产生漂移的原因

  (1)氧化

  铂在一40℃一500℃的温度范围内会发生铂氧化作用。在大约300℃一 500℃温度范围内,在清洁铂丝上产生 j维形式的二氧化铂;在大约一40℃~ 300℃温度范围内,就会产生二维形式的铂氧化物。由于铂丝的部分横截面积被氧化薄膜所取代,因此其电阻就会增 大。在较低温度范围内的漂移主要是由铂氧化物引起的。由于氧化造成的漂移可以通过退火消除。

  (2)污染

  如果标准铂电阻温度计被污染,它的水i相点电阻值R(tpw)将会增加,

  任何凝固点的电阻比形=冗(£)朋(tpw)

  都会下降。R(tpw)和形通常不能完全 通过退火处理恢复。石英护管和金属护 管污染之间的不同在于金属护管标准铂 电阻温度计在非常短时间内的漂移非常 明显,而石英护管标准铂电阻温度计的 漂移有个逐渐的过程。

  (3)机械冲击

  标准铂电阻温度计属于精密仪器 。冲击 、 振动或任何其它形式的加速度都可能引起管腔弯曲并围绕其支架变形 ,产生的应力会改变其温度—电阻特性 。铂电阻上的应力会增大电阻值 。如果机械冲击不是太明显 , 那么 机械冲击造成的 R ( tpw ) 和电阻比 W 漂移可以通过退火来消除 。在退火处理中 , 铂丝变得非常软 。由于铂传感器非常脆弱 ,因此要特别小心地对待标准铂电阻温度计 。 但是 , 如果铂丝被物理损坏 , 则不能通过退火恢复 R ( tpw ) 和 W 。

  2.标准铂电阻温度计的维护方法

  (1)如果R(tpw)稍微增大,而形保持不变或变化非常小,则可能是标准铂电阻温度计被氧化,或者受到了轻微 的机械冲击。可以通过退火处理来 恢复。

  (2)如果R(tpw)明显增大,而形 保持不变或变化非常小,则町能是标准铂电阻温度计被氧化或传感器金属丝被 物理损坏。如果在退火后R(tpw)恢 复,则说明标准铂电阻温度计被氧化 了。如果在退火后R(tpw)仍然没有变 好,则可能是标准铂电阻温度计的传感 器金属丝被物理损坏。

  (3)如果尺(tpw)稍微增大,而形稍微降低,则可能是标准铂电阻温度计受到了机械冲击或轻微污染。在退火之 后,如果R(tpw)恢复,则说明原因是 机械冲击,否则就是污染。

  (4)如果贾(tpw)明显增大,形稍微降低,则可能是标准铂电阻温度计受 到了明显的机械冲击。可以通过退火在 一定程度J:恢复R(tpw)。

  (5)如果R(tpw)明显增大,形也 明显增大,则可能是标准铂电阻温度计受到了明显污染。退火将无济于事,或 者R(tpw)会更糟。

  (6)如果R(tpw)稍微下降,而形 保持不变或变化很小,则可认为属于正常。

  (7)如果R(tpw)明显下降,形增大,则可能是标准铂电阻温度计的护管 密封不严,潮气进入护管。

  (8)如果R(tpw)明显下降,并且不稳定,则可能是标准铂电阻温度计的 传感器短路。

  (9)如果在退火过程中R(tpw)连续下降,则可能是由于传感器铂的颗粒 增长造成的。

  3.水三相点瓶在维护标准铂电阻温度计中的应用

  水三相点是最重要、最准确、最易 于使用的温度标准。水三相点是唯一一 个间时被热力学温标和国际温标定义的 温度固定点。水三相点瓶为识别标准铂 电阻温度计在校准间隔期间产生的漂移 提供了一个最町靠的途径。为了维持标 准铂电阻温度计在校准期间的读数置 信度,中间检查是非常关键的。为了 避免当标准铂电阻温度计已经超出允 许极限时仍被作为标准工作,并保证 温度校准实验室的可靠性,在校准间 隔期间,应该用水三相点瓶检查标准 铂电阻温度计在水=三相点的电阻值, 绘制一个控制图表,说明什么时间应 该重新校准。

  用水i相点瓶随时监测标准铂电阻温度计在水三相点的电阻值,根据变化规律,及时退火,可以延长标准铂电阻温度计的使用寿命,既经济又有效。

  标准铂电阻温度计*保管方法

  铂电阻温度计是属于精密计量器具,极易损坏或出现数据漂移。正确的维护与保管非常重要。具体方法是:

  1 不使用时,请保存在温度计盒中;

  2 使用时要轻拿轻放,避免任何形式的碰撞;

  3 使用后请用无水酒精清洁温度计外护管表面;

  4 当温度计使用到高于550℃以上时(对于1842型及1866型),尽量避免将温度计直接从高温环境中取出,应使温度计随炉温冷却后缓慢取出,或取出温度计后将温度计在其上限温度退火2小时以消除应力 (请参阅第5部分);

  5 避免将温度计不必要地长时间置放于高温环境下,不测量时请将温度计从测量环境中取出;

  6 移动或使用温度计时,尽量将温度计感温元件朝下;

  7 送检时,请妥善包装;

  8 对于有条件的用户,应定期测量温度计的水三相点,以监视温度计的稳定性;

  9 任何时候都不要使温度计超过它的上限温度;

  标准铂电阻温度计*故障维修

  温度计可能出现的不正常现象及其应对措施: