标准电阻温度修正方法

　　0　前言

　　ITS-90国际温标在13·8033K~961·78℃温度范围内所使用的内插仪器为标准铂电阻温度计,其根据金属铂丝的电阻随温度变化的特性来测温的。因此,对铂电阻温度计电阻的测量是温度测量、国际温标贯彻实施的基础。目前,世界上众多的国家实验室常采用英国ASL公司的F18交流比较仪电桥、加拿大Guidline公司的9975直流比较仪电桥来测量电阻。

　　由于9975电桥相对于F18电桥的抗干扰能力更强且测量精度更高、线性度更好,因此,在高精度测量水三相点时,我们通常采用9975电桥测量标准铂电阻温度计在水三相点的电阻值。为了更好地对测量不确定度进行分析,应了解其工作原理。

　　1　直流比较仪电桥工作原理[1][2]

　　9975直流比较仪式电桥工作原理如图1所示,通过调节比较仪初级线圈的匝数,使得环形铁芯内部的磁势、被测电阻与标准电阻的电势同时达到平衡。根据磁路的克希霍夫第二定律:当在环形铁芯上绕有两个线圈(初级线圈、次级线圈)并分别通以相反电流Ix和Is。当铁芯内部达到磁势平衡时,磁场强度为零,此时IsNs=IxNx成立。因此,电流Is与Ix之比等于初级线圈匝数Nx与次级线圈匝数Ns之比,即:

　　由式(1)、式(2),得

　　因此,被测电阻的实际值等于初级、次级线圈匝数比的实际值乘以标准电阻的实际值,而Nx/Ns=X为9975电桥的读数。标准电阻在温度t时的电阻值为:

　　式中,X为9975电桥的读数;Rs20为标准电阻在20℃的电阻值;α、β分别为标准电阻的一次项温度系数、二次项温度系数;t为标准电阻的实际温度。

　　在实际测量中,通常将标准电阻放置在恒温油槽内。然而,由于所控制油槽温度的波动,使得标准电阻的电阻值有所变化,这必将对测量结果造成一定程度的影响。因此,在电阻测量中,必须对标准电阻进行温度修正。

　　2　标准电阻温度修正方法

　　为了更加准确地测量铂电阻温度计在水三相点的电阻值,减小油槽温度波动对测量结果的影响,在每次测量前、后,均测量了油槽的温度,并将两次所测温度的平均值视为标准电阻的温度。标准电阻温度统计结果如表1所示:

　　由表1知,标准电阻的平均温度为20·285℃,最高和最低温度分别为20·331℃、20·259℃,因此,其实际温度在20·285±0·046℃区间内。

　　3　标准电阻温度修正不确定度的评定[3]

　　利用标准电阻平均温度的电阻值作为其实际温度的电阻值对标准电阻进行温度修正,所得到的测量结果的不确定度按照下面的方法来评定。