中華人民共和國國家計量檢定規程JJG858—2013標準銠鐵電阻溫度計StandardRhodium-ironResistanceThermometers2013-05-13發布2013-11-13實施國家質量監督檢驗檢疫總局發布JJG858—2013標準銠鐵電阻溫度計檢定規程??????????????JJG858—2013VerificationRegulationofStandard代替—??????????????JJG8581994Rhodium-ironResistanceThermometers歸口單位:全國溫度計量技術委員會起草單位:中國科學院理化技術研究所中國計量科學研究院本規程委托全國溫度計量技術委員會負責解釋JJG858—2013本規程主要起草人:林鵬(中國科學院理化技術研究所)邱萍(中國計量科學研究院)參加起草人:張慶庚(中國科學院理化技術研究所)武荷蓮(中國計量科學研究院)JJG858—2013目錄引言………………………(Ⅱ)范圍……………………(1)概述……………………(1)計量性能要求…………(2)123電阻值………………(2)自熱效應……………(2)兩次檢定結果之間的差值…………(2)絕緣電阻……………(2)3.13.23.33.4通用技術要求…………(2)4尺寸要求……………(2)溫度計外殼…………(2)4.14.2計量器具控制…………(2)5檢定條件……………(2)檢定項目……………(3)檢定方法……………(3)檢定結果的處理……………………(5)檢定周期……………(6)5.15.25.35.45.5附錄A檢定證書與檢定結果通知書數據頁格式……(7)ⅠJJG858—2013引言本規程是根據國際溫度咨詢委員會()《CCTITS-90溫標近似技術》英文版(Tech-nologyforapproximatingtheInternationalTemperatureScaleof1990),結合相關研究文獻,對JJG858—1994進行修訂的。與JJG858—1994相比,本規程主要技術變化如下:———對于送檢溫度計的穩定性要求,原規程是2mK,現改為3mK,與檢定結果不確定度3mK相一致;———增加一個銠鐵電阻溫度計的結構示意圖;———增加4.2K時的電阻比值(0.08±0.02)的要求;———增加檢定點的溫度間隔推薦表,原規程只給出檢定點數量,未提具體間隔;———原規程對標準組的要求是年穩定度0.5mK,現改為擴展不確定度1mK;———增加了首次檢定的項目和對應的方法;———增加了被檢溫度計合格指標一覽表,便于判斷檢定結果合格與否;———增加了檢定證書與檢定結果通知書數據頁格式;———增加了檢測數據的有效數字表示要求。JJG858—1994是第一次制定、發布。ⅡJJG858—2013標準銠鐵電阻溫度計檢定規程范圍1本規程適用于測量范圍為0.65K~27.1K的標準銠鐵電阻溫度計的首次檢定、后續檢定和使用中檢查。概述2標準銠鐵電阻溫度計(以下簡稱“溫度計”),是由純銠加0.5%摩爾鐵的合金拉制成細絲,以無應力結構繞制成的一種電阻溫度計(見圖1),在0.5K~27K溫區電阻靈敏度高,長期穩定性好,適用作0.5K~27K溫區的溫度標準。圖1標準銠鐵電阻溫度計結構示意圖1—溫度計鉑外殼;2—穿在玻璃管中的螺旋狀銠鐵感溫絲3—焊接至感溫絲的鉑引線;4—軟玻璃密封由于銠鐵合金是一種稀釋合金,鐵的含量和分布均勻度對銠鐵合金的電阻溫度特-性影響明顯,因此溫度計必須做多點檢定。檢定數據用最小二乘法做電阻溫度特性的-擬合計算,然后再給出電阻-溫度分度表。溫度計檢定數據常用切比雪夫多項式()擬合其電阻-溫度關系:1nnT=a2aicos(iarccosx)=2a00∑∑[()]()acosiarccosAR+B1i++i=1i=1式中:T———溫度,K;1JJG858—2013R———電阻,Ω;cosx———余弦函數;arccosx———反余弦函數;x———絕對值不大于1的變量;A,B———歸一化常數;n———擬合方次;———擬合系數。ai計量性能要求3電阻值3.1溫度計在0℃時的電阻值一般為(52+2)Ω,4.2K時的電阻值應該為(4.0±1.0)Ω。0℃時電阻值為其他數值的,只要4.2K時的電阻值對0℃到(0.08±0.02),也可使用。時的電阻值之比達自熱效應3.23.33.4溫度計在4.2K測量時,通過0.3mA電流的自熱效應不應大于0.5mK。兩次檢定結果之間的差值溫度計的本次檢定結果與上一周期的檢定結果之差不應超過3mK。絕緣電阻在室溫為15℃~25℃,相對濕度不超過80%的環境中,溫度計的鉑外殼與引線之間的絕緣電阻不應小于20MΩ。通用技術要求4尺寸要求4.1溫度計外徑一般為5mm,長度不超過60mm。四根鉑引線的長度不應小于20mm。溫度計外殼4.2溫度計外殼應平滑,不應有明顯變形,有溫度計的編號。計量器具控制5計量器具控制包括首次檢定、后續檢定和使用中檢查。檢定條件5.1環境條件5.1.1檢定時的環境溫度、相對濕度、電磁干擾和振動等,應滿足表1中對檢定設備的要求。檢定設備5.1.2檢定時所需的標準器與配套設備見表1。2JJG858—2013表1檢定設備序號名稱技術要求備注銠鐵電阻溫度計標準組溫區:0.65K~27.1K13支擴展不確定度:1.0mK,p=0.99量程:0Ω~100Ω測溫電橋2最大允許相對誤差:±1×10-6一等,標稱值1Ω,10Ω標準電阻含恒溫裝置34相對擴展不確定度:1.5×10-6多點轉換開關寄生熱電勢<0.4μV溫區:0.65K~27.1K低溫恒溫器及控溫儀溫度波動度:±0.5mK30min/(若5只檢定1.2K以上,可使用溫區為1.2K~27.1K的恒溫器)絕緣電阻表冰點槽工作電壓:100V0℃±0.05℃67檢定項目5.2溫度計檢定項目見表2。表2溫度計檢定項目一覽表檢定項目外觀檢查首次檢定后續檢定使用中檢驗++++++--+++--++絕緣電阻檢測R(0℃)測試電阻-溫度特性檢定自熱效應測定注:“+”表示應檢定,“-”表示可不檢定。檢定方法5.3外觀檢查5.3.1目視檢查溫度計外觀,應符合4.1和4.2條的要求。溫度計能順滑地插入5.2mm的溫度計阱中。室溫下用數字多用表檢查溫度計的電阻值,其阻值應穩定,不得有短路或斷路現象。3JJG858—2013絕緣電阻檢測5.3.2首次檢定的溫度計應做絕緣電阻檢測。用絕緣電阻表測量溫度計鉑殼與溫度計引線之間的電阻,其數值不得小于20MΩ。使用中的溫度計若對絕緣電阻有疑問時,應加做絕緣電阻檢測。5.3.3R(0℃)測試首次檢定的溫度計應先做R(0℃)測試。將溫度計置入冰點槽中,測量的電阻值記錄至0.1Ω。5.3.4電阻-溫度特性檢定將被檢溫度計和作為標準的溫度計一起裝入低溫真空絕熱恒溫器的比對銅塊中。當只檢定1.2K以上溫區時,可使用工作溫區為1.2K~27.1K的4He比對恒溫器,要在0.65K~27.1K全溫區檢定時,可以使用3He比對恒溫器或HeHe稀釋致冷機。3/4被檢和標準溫度計裝入低溫恒溫器的比對銅塊時,要涂真空油脂改善熱接觸,確保溫度計與比對銅塊的良好熱接觸,溫度計引線要做好熱錨。檢定時,低溫真空絕熱恒溫器要抽高真空并控溫,用標準溫度計監測溫度變化。待溫度波動優于±0.5mK,穩定5min后,方可進行檢定測量。在每個檢定點,檢定可以按如下順序測量一個循環:標準溫度計→被檢1→被檢2→……→被檢n↓換向標準溫度計←被檢1←被檢2←……←被檢n檢定也可讓標準溫度計與被檢溫度計交替測量,即標準溫度計、被檢1、標準溫度計、被檢1、標準溫度計、被檢2、標準溫度計、被檢2、標準溫度計……的順序進行。需要注意的是,后期的數據處理要與測量順序相對應,確保溫度電阻關系一一-對應。檢定點的分布5.3.4.1電阻溫度計檢定點見表3的分布推薦值。對于僅在1.2K~27.1K計,可以只檢定1.2K以上溫區。溫區使用的溫度檢定一般從最低溫度開始,逐漸升溫進行。表3溫度計檢定點分布推薦值溫度范圍檢定點溫度間隔測量電流KKmA0.65~<1.21.2~<2.22.2~<5.05.0~<8.08.0~<22.022.0~27.10.10.2~0.30.4~0.51.00.10.30.30.30.30.31.51.04JJG858—2013自熱效應測定5.3.4.2由于溫度計結構、鉑殼內所充入的氦氣成分和壓力差異,溫度計的自熱效應會有所不同,但只要溫度計安裝時熱接觸良好,溫度計的自熱效應則是穩定、可重復的。因此,在檢定中只需說明測量電流數值,溫度計的數據一般不做自熱效應修正。在檢定過程中,一般只需在氦沸點溫度(4.24K)、恒溫器抽高真空時測量溫度計的自熱效應。具體測試步驟如下:當比對銅塊溫度穩定后,先測量額定電流()時的I0.3mA1溫度計電阻值R1,然后將測量電流增加為原來的1.414倍或2.0倍,再測定測量電流時的溫度計電阻值R2。I2測量電流I1時的自熱效應按式()計算:2R2-R1[(/)()2SH=II-1d]R/dT221式中:SH———溫度計的自熱效應,K;I———表2推薦使用的測量電流,;mA1———增大后的測量電流,mA;I2R1———I1時的溫度計電阻值,Ω;R2———I2時的溫度計電阻值,Ω;dR/dT———溫度計在測量點的電阻靈敏度,ΩK/。檢定結果的處理5.45.4.1R(4.2K)/R(0℃)電阻比的計算將4.2K時的電阻值除以0℃時的電阻值,計算出R(4.2K)/R(0℃)電阻比。檢定數據擬合計算5.4.2檢定完成后,首先整理出全部檢定點的溫度-電阻數據組,按溫度由低到高排列。選取檢定數據中電阻最大()和最小()的兩個值,按式()和式()RmaxRmin34計算歸一化常數A和B。2()3A=Rmax-Rmin2Rmax()4B=1-Rmax-Rmin根據被檢溫度計的檢定溫區,可以在0.65K~27.1K或1.2K~27.1K做數據擬合。當在0.65K~27.1K溫區擬合時,擬合方次常取11次方,若在1.2K~27.1K區擬合時,擬合方次常取9次方。溫檢定數據擬合的標準偏差按式()計算。5m∑C-i-TE-i/(m-n-1)()2T()5σ=i=1式中:σ———檢定數據擬合的標準偏差,K;TC-i———檢定點數據擬合后得出的溫度值,K;5JJG858—2013TE-i———檢定點實測的溫度值,K;m———參加擬合的檢定點數;n———檢定數據擬合的方次。溫度計檢定數據的擬合標準偏差應小于0.6mK。分度表的計算5.4.3依據檢定數據擬合結果和切比雪夫多項式擬合系數,計算出R、T、ddRT分度表。為了保證分度表使用的方便性和準確性,在以電阻為自變量的分度表中,電阻的間隔一般不大于10mΩ。兩次檢定結果之間差值的計算5.4.4將溫度計本次檢定得到的分度表與上一周期的檢定分度表進行比較,計算出在溫度計在檢定溫區內,兩份分度表的偏差表。取偏差表的最大值,作為兩次檢定結果之間的差值。檢定證書與檢定結果通知書檢定證書5.4.55.4.5.1被檢溫度計滿足表4全部指標的,發給檢定證書。表4被檢溫度計的合格指標項目合格指標說明R(4.2K)/R(0℃)電阻比4.2K時的自熱效應檢定數據擬合標準偏差兩次檢定結果之間的差值絕緣電阻0.08±0.02不大于0.5mK不大于0.6mK不大于3mK不小于20MΩ后續檢定可不做0.3mA電流后續檢定可不做檢定證書包含溫度計檢定參數表、檢定數據擬合偏差表和R、T、ddRT分度表三部分。溫度計檢定參數表應給出檢定溫區、檢定點測量數據、測量電流和4.2K時的自熱效應,給出擬合方次、擬合系數、擬