1、JJG229-2010 工业铂、铜热电阻检定规程,山东省计量科学研究院 热工室 徐兴业 2011.9,2,一、新规程解读 二、相关计算 三、不确定度分析 四、建标及标准复查,2,3,一、新规程解读,1、范围 工业铂热电阻 （-200850） 3.85110-3-1 工业铜热电阻 （-50150） 4.28010-3-1 首次检定、后续检定、使用中检验,3,4,2、引用文献 IEC60751(2008)工业铂热电阻及其传感器 JB/T8623-1997工业铜热电阻技术条件及分度表,4,5,5,6,4、概述 4.1组成 工业铂铜热电阻由装在保护管内的一个或多个铂、铜热电阻感温元件组成，包括内部连接
2、线以及用来连接电测量仪表的外部端子（不包括测量、显示装置）。可含安装固定用的装置和接线盒。但不含可分离的保护管或安装套管。,6,7,4.2温度特性 铂热电阻的电阻-温度关系 （-2000）的温度范围Rt=R01+At+Bt2+C(t-100 )t3W=Rt/R0= 1+At+Bt2+C(t-100 )t3 （0850）的温度范围Rt=R0(1+At+Bt2)W=Rt/R0=1+At+Bt2 A=3.908310-3 -1 B=-5.775010-7 -2 C=-4.183010-12 -4,7,8,5、计量性能要求 5.1允差 表1线绕元件和膜式元件,8,9,关于“有效温度范围” 1、来源于I
3、EC60751:2008temperature range of validity 2、有效温度范围与允差等级同时使用；3、有效温度范围通常小于测量范围；4、在检定工作中，上、下限是指有效温度 的上、下限。,9,10,5.2稳定性 铂热电阻在经历最高工作温度672h后，其R0值的变化换算成温度后不得大于表1规定的0允差的绝对值。 理解：672h=2824h“R0值的变化”-应为绝对值,10,11,6、通用技术要求 6.1.3根据测量电路的要求，热电阻可以有二、三、四线制的接线方式，其中A级和AA级的热电阻必须是三线制或四线制的接线方式。 6.2绝缘电阻 感温元件与外壳之间、各感温元件之间 常温
4、绝缘电阻：不小于100M 高温绝缘电阻,11,12,工业热电阻标识举例,12,1Pt100/A/4/-150/+500,1支感温元件,铂热电阻,标称阻值100,允差等级A （有效温度范围?),4线制接线,下限温度-150 上限温度500,13,7、计量器具控制 原则：标准器、电测仪器以及配套设备引入的扩展不确定度换算成温度不大于被检热电阻允差绝对值的1/4（或1/3）。7.1.1检定设备 （1）主标准器,13,14,7、计量器具控制 7.1.1检定设备 （2）电测设备（例）,14,15,7、计量器具控制 7.1.1检定设备（3）恒温源,15,16,7、计量器具控制 7.1.1检定设备 （4）其
5、它,16,17,关于电测设备和水三相点瓶的使用 （1）被检热电阻为A级、AA级电测必须是0.005级及以上（建议Rtp经常在三相点瓶中重测）； （2）被检热电阻为B、C级可以使用0.02级及以上电测；,17,18,7、计量器具控制 7.1.2环境条件 温度：（1535） 湿度： （3080）%RH同时要满足电测设备对环境的要求,18,19,7、计量器具控制 7.2检定项目,19,20,7.3检定方法 7.3.1外观检查 7.3.2绝缘电阻的测量（1）感温元件与保护管之间的绝缘电阻（2）多个感温元件之间的绝缘电阻 注意：绝缘电阻表直流电压的选择（常温100V，高温10V）,20,21,7.3检定
6、方法 7.3.3稳定性试验(1)测量R0(2)在最高工作温度保持672h(3)再次测量R0,21,22,7.3检定方法 7.3.4允差的检定 7.3.4.1检定点的选择“各等级热电阻的检定点均应选择0和100，并检查的符合性。当不符合要求时，仍需进行上限（或下限）的温度检定（首选上限）。” “取消300点变通”,22,23,7.3检定方法 7.3.4允差的检定 7.3.4.2热电阻阻值的测量方法 （1）接线：标准和被检均应采用4线制的测量方法,23,24,24,25,（2）测量时的要求：A:测量热电阻时应采取电流换向；B:应在尽可能短的时间内采用交替测量标准铂电阻和被检热电阻的办法；C:交替重
7、复不少于4次；D:对保护管可拆卸的热电阻，需要拆除保护管；,25,26,7.3.4.3 R0的检定 （1）在冰点槽或具有0的恒温槽（偏差不超过0.2）中进行； （2）标准器、被检热电阻交替读数，不少于4次；,26,27,7.3.4.3 R0的检定 （3） R0的计算 计算冰点槽偏离0的值：计算被检热电阻在0的阻值:计算被检热电阻在0的温度偏差：,27,28,28,标准器读数平均值,标准器Rtp值,标准铂电阻在0电阻比,标准铂电阻在0电阻比值对温度的变化率,冰点槽偏离0的值,来自于标准器证书或在三相点瓶中重测得到,可由标准器证书数据计算得出,29,29,被检热电阻在0时的电阻值,被检热电阻读数平
8、均值,冰点槽偏离0的值,被检热电阻在0时电阻值对温度的变化率,被检热电阻在0的温度偏差,被检热电阻在0的标称电阻值,30,7.3.4.4 R100的检定 （1）恒温槽的温度应控制在检定点附近，不应超过2； （2）恒温槽在10min内温度变化不超过0.02； （3）标准器、被检热电阻交替读数，不少于4次；,30,31,（4）R100的计算 计算恒温槽偏离100的值：计算被检热电阻在100的电阻值：计算被检热电阻在100的温度偏差值：,31,32,7.3.4.5R0、R100的合格判定 (1)由被检热电阻在0、100的温度偏差，依据规程表1进行判断；,32,33,(2)由被检热电阻在0、100的电
9、阻值，依据规程表5进行判断；,33,34,7.3.5实际电阻温度系数的要求 （1）计算值（2）=-标称 （3）查规程表6 注意：表6中的允许范围与t0相关,34,35,表6,35,36,的允许范围,PRT AA级（修约至小数点后7位）A级（修约至小数点后7位）B级（修约至小数点后6位）C级（修约至小数点后6位）CRT（修约至小数点后6位）,36,37,数据处理中的要求,恒温槽温度的控制：检定0时，在0.00.2；检定100时，在1002。是为了避免在温度值与电阻值的换算过程中因直接采用0和100的dR/dt带来的影响。和 的计算结果修约到1m； AA级修约到0.1m。 是为了减少修约带来的误差
10、。 的取值按规程中的范围函数计算得到，其中AA级和A级修约至10-7，B级、C级和铜热电阻修约至10-6。,37,38,7.4检定结果的处理7.5 检定周期最长不超过1年,38,合格,检定证书,不合格,检定结果通知书（注明不合格项）,39,二、相关计算 标准铂电阻温度计W和dW/dt计算 1、现有的标准铂电阻检定证书,39,40,2、计算任意温度t对应的标准铂电阻值R,40,41,3、计算标准铂电阻W和dW/dt,例：计算300时的W和dW/dt (1)t=300 R300 W300= R300 /Rtp (2)dW/dt(t=300)=(w301-w299)/(301-299),41,42,
11、三、不确定度分析,不确定分量来源： 1、二等标准铂电阻温度计：复现性、周期稳定性、自热 2、电测设备 3、恒温设备的波动和温场不均匀 4、被检热电阻自热 5、重复性 (EXCEL),42,43,0测量的标准不确定度汇总,43,44,100测量的标准不确定度汇总,44,45,合成不确定度,Rtp由测量得到时 0： uc=17.77mK ，eff=50 100： uc=25.73mK ，eff=50 Rtp由检定证书得到时 0： uc=27.55mK ，eff=100 100： uc=38.00mK ，eff=100,45,46,扩展不确定度,取估计值的置信概率为95。 Rtp由测量得到时 0：U
12、95=2.0117.77=36mK ，k95= t95(50)=2.01 100：U95=2.0125.73=52mK， k95= t95(50)=2.01 Rtp由检定证书得到时 0：U95=1.9827.55=55mK ，k95= t95(100)=1.98 100：U95=1.9838.00=75mK， k95= t95(100)=1.98,46,47,四、对新建标准及标准复查的影响,1、设备配置A级、AA级0.005级电测+水三相点瓶B级、C级0.02级及以上电测 2、开展项目的温度范围标准铂电阻温度计+恒温设备交集 例：标准铂电阻温度计（0420）恒温设备（-30300）开展项目的温
13、度范围（0300） 3、重新进行不确定度分析,47,48,谢 谢欢迎大家相互交流学习 徐兴业 Email:,48,49,五、其它资料,49,50,测量不确定度评估,数学模型 0：100：,50,51,以A级铂热电阻的测量为例。 输入量ti、th （含Ri和Rh） 来源：Ri、Rh测量重复性，插孔之间的温差，电测设备，测量电流引起的自热。 输入量t*i和t*h（含R*i和R*h 、 Rtp和WS0 、WS100 ） 来源：测量重复性，电测设备，测量电流引起的自热和标准铂电阻温度计周期稳定性。,51,不确定度分量,52,检定装置的符合性,A级允差 t0max=0.15 t100max=0.35 U
14、95(0)0.15/4=37.5mK U95(100)0.35/4=87.5mK 如果测量标准铂电阻温度计的电阻值R*(t)，计算WS(t)时，R*tp由检定证书得到。则 U95(0)= 55mK，大于0.15/4，不符合要求。 A级铂电阻的检定，须用同一台电测设备测量R*i和R*tp 。否则，应使用0.005级及以上的电测仪器。,52,53,工业热电阻的构成,电阻体绝缘套管接线盒,53,54,铂电阻性能稳定,54,铂电阻长时间稳定的复现性可达10-4 K ，是目前测温复现性最好的一种温度计。因此可使用统一的铂热电阻分度表，而不必在每个温度点上进行复杂的计算。铂电阻的精度与铂的提纯程度有关,百
15、度电阻比,W（100）越高，表示铂丝纯度越高， 国际实用温标规定，作为标准器的铂电阻，W（100）1.3925 目前技术水平已达到W（100）1.3930， 工业用铂电阻的纯度W（100）为1.3871.390。,55,工业铂电阻的分类,工业铂电阻的引线常被制成,55,薄膜铂电阻 绕线铂电阻,二线 三线 四线,常见的工业铂电阻的感温元件为：,56,薄膜电阻感温元件示意图,56,57,绕线铂电阻元件结构示意图,57,返回,58,热电阻的插入深度要求,无论是在一种介质或不同介质之间，只要存在温度梯度，传热就会发生。热量传递的方式可以是导热、对流或辐射。 导热是当固体或静止流体介质中有温度梯度存在，
16、热量就会以传导的方式传递。 对流是依靠流体的宏观位移，将热量由一处带到另一处的传递现象。热电阻在恒温槽中进行检定时一部分浸没在恒温槽中，有一部分是暴露在室温中的，因此传热主要以导热和对流的方式进行。 为了尽可能降低导热的影响应减少暴露在室温的热电阻面积。规程中将感温元件从保护套管中卸下放入玻璃套管中，使感温元件完全浸没在恒温槽的液面下进行检定就是为了降低热传导。如果保护套管不能卸下，就应尽可能增加插入深度，什么样的深度才是合适的？ 规程中规定了最小插入深度。即合适的插入深度，是在热平衡后继续增加插入深度1cm，在重新达到热平衡后电阻值的变化不应超过允差的5%。应注意，检定时必须要有足够的热平衡
17、时间，待测量数据稳定后方可读数。,58,59,冰点槽的制作与使用,冰点槽是利用冰水混合物的物理现象，在一个大气压下冰与水达到热平衡后其界面的温度为0。经实践，在直径300mm的保温瓶中用纯水制成的冰霜与纯水混合压实后，在达到热平衡后的温度偏离0不超过6mK，且具有非常好的均匀性。是检定0的合适温度比较槽。 制冰的水和加入冰槽的水必需纯净。冰水混合物必需压紧以消除气泡。水面应低于冰面（10 20）mm。 温度计插入冰点槽，被一层不小于30mm的冰水混合物所包围，在测量前必需将冰水混合物压紧以消除气泡，测量中也要始终维持该状态。,59,60,1、如何判断被检热电阻是线绕元件还是膜式元件？解答：是什么元件可以根据制造厂的型谱知道，可拆卸的也可以拆卸后看出。2、“有效温度范围”与“测量范围”是否等同？解答：有效温度范围是指符合允差的温度范围。3、如果遇到被检热电阻标注的测量上限温度低于100摄氏度，如何进行检定点的选择？ 解答：就检定0和上限温度。,60,61,例,61,62,水三相点瓶,62,
