铂电阻温度计稳定性的研究

　　铂电阻温度计是ITS-1990国际温标中规定的内插仪器,也是复现保存温标及温标传递的必要仪器。同时在对各类水银温度计、工业铂电阻温度计等温度传感器及仪表的检定时都是最常用的标准,所以铂电阻温度计的稳定与否是非常重要的。铂电阻温度计的稳定性与多种因素有关,如制作温度计使用的铂丝均匀性、纯度及工艺,温度计的制作过程工艺及退火,充气处理,新制温度计的退火处理,温度计的使用等。这里主要对各类温度计的退火及使用中稳定性的变化做一些分析研究。

　　一、铂电阻温度计的稳定性

　　国际上评定铂电阻温度计的稳定性,主要是看其在水三相点时测量的电阻值Rtp及在使用上限固定点的比值Wt的变化。考查铂电阻温度计的稳定性主要有上限老化退火、周期变化及短期稳定性。

　　二、铂电阻温度计的退火

　　铂电阻温度计是一种精密仪器,任何冲击、震动或其它形式的加速度都可以使其支点之间和绕在支架上的丝材变形弯曲而产生应力,从而改变其温度———电阻特性,一般来说是使其阻值增大,这时就需要在上限进行热处理———退火。铂电阻温度计的退火主要有两种情况。

　　1·新制的铂电阻温度计在上限温度的稳定性退火

　　评定铂电阻温度计的长期稳定性,就是在使用的上限温度长时间退火以消除各种因素产生的应力。各类温度计的退火温度主要根据其上限温度及结构,退火后在上限的固定点进行分度,考查其退火前后Rtp及Wt的变化。表1为各种标准铂电阻温度计的退火情况及要求。

　　从表1可见,用在0℃~420℃范围的温度计有两种退火情况,主要是基于温度计本身的结构不同。感温元件为石英十字骨架结构的温度计,退火温度为630℃,其它结构的温度计,如有的采用云母作为绝缘材料和骨架,有的外护管采用硼硅玻璃,只能使用在500℃以下。高于500℃时其外护管将很快软化,而云母制作的骨架会有脱水现象。因其退火温度定为450℃,而感温元件为石英十字骨架结构的温度计则没有这两种问题,可退火至630℃。事实上如果在使用中的温度计在高于550℃以上退火就可消除其氧化效应及运输中产生的应力。铂电阻温度计在退火前后Rtp及在上限固定点的比值Wt都是考核其稳定性的重要指标。比如高温铂电阻温度计No·92255及No·92225在1010℃退火100小时Rtp前后变化为1·2mK与1·4mK,其指标均符合要求,而在银凝固点的电阻值RAg则根本无法测量,原因是在上限温度时其绝缘体的泄漏电阻造成的。标准铂电阻温度计在上限固定点测量时检流计出现突跳现象,主要原因也是绝缘体的极化结果。