标准铂电阻温度计检定

1. 标准铂电阻温度计检定规程说明

编号 JJG 160—1992

名称 （中文）标准铂电阻温度计检定规程

（英文）Verification Regulation of the Standard Platinum Resistance

Thermometer

归口单位 中国计量科学研究院

起草单位 中国计量科学研究院

主要起草人 王玉兰 (中国计量科学研究院)

批准日期 1992年6月15日

实施日期 1992年12月1日

替代规程号

JJG 160- 适用范围 本规程适用于新制造、使用中及修理后的测量范围为0～419.527

℃的标准铂电阻温度计的检定。

主要技术 要求 1 外观尺寸

2 结构

3 电阻特性

4 稳定性

5 热性能和其它性能

是否分级 否

检定周期（年） 2

附录数目

3 出版单位 中国计量出版社

检定用标准物质

相关技术文件

备注

2. 标准铂电阻温度计检定规程摘要

一 概 述

标准铂电阻温度汁(以下简称温度计)是根据金属铂的电阻随温度变化而变化的规律来测量温度的。

在0～419.527℃温区内，1990年国际温标(ITS－90) 采用标准铂电阻温度计作为温标的内插仪器，它使用一组规定的定义固定点和参考函数和相应的差值函数内插。

在0～419.527℃温区内，温度t 由下列公式确定：

W r (t )＝C 0 f i ∑=9

1C i 〔(t /℃－481)/481〕i (1)

t /℃＝D 0i ∑=9

1D i 〔(W r (t )－2.)/1.〕i (2)

116

△W8(t)＝a8〔W(t)－1〕＋b8〔W(t)－1〕2(4)

式中 W r(t)——参考函数，在0～419.527℃范围内参考函数W r(t)的数值表见附录1；

C i及

D i——系数，可参看《1990年国际温标宣贯手册》表2－2；

△Wε(t)——差值函数；

W(t)——电阻比；

a8和b8——温度计分度系数。

标准铂电阻温度计是传递0～419.527℃范围国际温标的计量标准器具。在检定各种标准温度计和精密温度计时作标准使用，也可直接用于高准确度的温度测量。

二技术要求

1 外观尺寸

1.1 温度计保护管的长度应为480±20 mm，外径应为φ7±0.6mm，感温元件应位于保护管顶端起60 mm范围内。

1.2 温度计应有生产厂的标志和出厂编号。温度计各部件应完好，温度计感温元件的支撑骨架应完整无裂痕，保护管外表面不应有伤痕，保护管内不得有任何碎片。各部件之间应固定牢固。

2 结构

2.1 温度计感温元件必须采用无应力结构，温度变化时感温铂丝应能自由膨胀和收缩。

2.2 温度计感温元件为四端电阻器，即从感温元件两端各引出两根引线，外引线的末端应焊接紫铜接线片。

2.3 温度计保护管应密封，管内填充含有氧气的干燥气体。

3 电阻特性

3.1 温度计在水三相点温度(0.01℃)时的电阻R tp应为25±1.0Ω或100±2.0Ω。

注：在JJG 160－规程颁布前生产的温度计，如R tp值在22～27Ω范围内，可允许

继续作标准温度计使用。

3.2 一等标准铂电阻温度计应满足以下条件：

W (29.7 6℃)≥1.118 07 (5) W (29.7 6℃)为温度计在镓熔点时的电阻值R Ga与R tp之比，W (29.7 6℃)＝R Ga/R tp。

二等标准铂电阻温度计可满足下面两个条件之一：

W (29.7 6℃)≥1.118 07

W (100℃)≥1.392 54 (6) W (100℃)为温度计在100℃时电阻值R(100℃)与R tp之比，

W (100℃)＝R (100℃)/R tp。

4 稳定性

4.1 温度计经上限温度退火后，在各个温度点的检定过程中多次测得的R tp之间最大差值换算为温度。一等的不应超过2.5 mK，二等的不应超过5 mK。

4.2 温度计的检定结果与上一周期的检定结果之差，换算为温度，其值不应超过表1的规定。

表 1 单位: mK

等级R tp W(100℃) W Sn W Zn

117一等标准 6 / 9 12 二等标准15 12 18 25

*表中的W

、W Sn和W(100℃)分别代表W(419.527℃)、W(231.928℃)和W(100℃)。

Zn

4.3 新制造及修理后的温度计的稳定性应满足以下要求：温度计在上限温度(或450℃)退火

100 h，退火前后R tp和W Zn的变化，换算为温度后不应超过表2规定的数值。

表 2 单位：mK

等级R tp W Zn

一等标准 4 8

二等标准10 17

5 热性能和其它性能

5.1 温度计感温元件通过1 mA 电流，在水三相点温度时的自热效应，对于一等的不应超过

3.0 mK，对于二等的不应超过

4.0 mK。

5.2 温度计在锌凝固点温度时，温度计两电位引线之间的杂散热电势(如无电位引线标志，

则任意两根引线间的杂散热电势)，一等的不应超过0.8μV，二等的不应超过1.5μV。

5.3 绝缘电阻

环境温度在15～35℃之间，相对湿度不超过80％时，温度计手柄的金属外壳和任一引线之

间的绝缘电阻不应小于200 MΩ。金属套管温度计在420℃的绝缘电阻不得低于100 MΩ。

三检定条件

(一) 标准器

6 检定一等标准铂电阻温度计的标准为一组工作基准铂电阻温度计；检定二等标准铂电阻

温度计的标准为一组一等标准铂电阻温度计。标准组应不少于3支温度计。

(二) 检定设备

7 电测仪器

a 精密测温电桥和光电放大检流计。电桥引用修正值后的相对误差，对于检定一等的不应

大于1×10-5；对于检定二等的不应大于2×10-5。电桥的最小步值，对于检定一等的不应大于1

×10-5Ω；对于检定二等的不应大于1×10-4Ω。允许采用技术指标不低于上述要求的其它电测

仪器。

b 电阻温度计专用四端转换开关 (或多点四端低热电势转换开关)，其杂散热电势不应大

于0.4μV。

8 检定装置

8.1 水三相点瓶及其保温容器。

8.2 锡凝固点炉。金属锡的纯度，对于检定一等的不应低于99.999 9％(按质量)；对于检

定二等的不应低于99.999％(按质量)；制造坩埚的石墨纯度不应低于99.99％ (按质量)。装有

高纯锡的坩埚应密封在石英或硼硅玻璃容器内，容器应抽空后再充以纯度不低于99.999％ (按

质量) 的高纯氩气。在锡凝固时容器内的压力应在101.325±2.0kPa范围。

锡点炉的垂直温场，从锡点容器中心管底部起180 mm范围内，任意两点之间的最大温差不

应超过0.7 K。

118

锡凝固点温度应定期用标准组中的温度计检测，实测的W Sn 和原证书上的W Sn 之差，对于检定

一等的不应超过1.7×10-5(4.5 mK)，对检定二等的不应超过3.4×10-5(9 mK)。

8.3 金属水沸点炉。对于二等，允许用金属水沸点炉代替锡凝固点炉。水沸点炉各孔间的最大温差不应大于2 mK。

8.4 锌凝固点炉。其金属纯度和其它要求均与锡凝固点炉相同，但密封容器的外壳为石英玻璃。

锌点炉的垂直温场，从锌点容器中心管底起180 mm范围内，任意两点之间的最大温差不应超过0.8 K。

锌凝固点应定期用标准组中的温度计检测。实际测得的W Zn 和原证书上的W Zn 之差，对于检定

一等的不应超过2.1×10-5(6 mK)，对于检定二等的不应超过4.2×10-5(12 mK)。

9 检定还需以下设备：

9.1 退火炉。在放置感温元件处100 mm范围内，轴向最大温差不应超过1 K。

9.2 测定绝缘电阻用数字万用表或100 V的兆欧表。

10 整套检定装置在各个检定点上的重复性，用不少于6次重复检定结果的标准偏差表示(按7式计算)，不应超过表3所列数值。

σ＝ i ∑=n 1 (x i －x -

)2/(n －1) (7)

式中 x i ——每次检定结果；

x -——多次检定结果的平均值；

n ——检定次数。

表 3 单位：mK 检 定 点

一等标准 二等标准 水三相点

0.5 1.0 100℃

/ 2.0 锡凝固点

1.3

2.6 锌凝固点 1.5

3.0

四 检定项目和检定方法

11 经外观检查符合本规程第1、2条要求的温度计，在检定前应先在上限温度(或450℃)退火2 h。

12 通过温度计的测量电流为1 mA。

13 新制及修理后的温度计应进行稳定性检查，其方法如下：

a 温度计按第14、16条的方法测量W Zn 和R tp ；

b 温度计的退火温度一般为450℃。感温元件为石英十字骨架结构的温度计，退火温度一般为630℃。退火时间为100 h 。

c 退火后，再次测量W Zn 和R tp ，退火前后W Zn 和R tp 的变化，上限温度450℃的应符合表2要求，上限温度630℃的应符合表1要求。

注：对于二等标准温度计，如果生产厂经过多次稳定性试验，全部温度计均合格，则也允许不对新制造的温度计逐支进行此项试验，而采用每批抽查方法检查，抽样比例不得小于5％。如有一支不合格，本批应逐支检查。

119

14.1 测定W Zn可采用如下方法：当锌完全熔化后，使炉温比凝固点高2～3 K，保持10 min，在此期间温度变化不应超过0.2 K。然后使熔锌以0.15 K/min的速率降温。当插在锌容器中的铂电阻温度计的电阻停止下降并回升时，取出温度计用石英管进行诱导后，将被检温度计插入，同时将炉温控制在比凝固点低2～3K的范围内。温度计达到平衡后，即开始测量其电阻，如果在10min内不少于6个读数的最大差，对于一等的不大于0.3 mK，对于二等的不大于0.5 mK，则由这些读数的平均值计算R Zn。

14.2 如果在一个凝固温坪要检定多支温度计，被检温度计在插入锌点炉前应先预热到420℃(第一支被检温度计不预热)。最后一支温度计检定完毕后，应将第一支温度计插入定点炉中检查温坪，前后两次测得的R Zn之差，换算为温度，对于一等的不应超过1 mK，对于二等的不应超过2 mK。

14.3 R Zn测量完毕后，应立即按第16条的方法测定R tp，按下式计算W Zn：

W Zn＝R Zn/R tp(8)

14.4 由不在同一天测得的两次W Zn平均值，作为W Zn的最后测定结果。两次W Zn之间的偏差，不应超过表4的规定。

表 4

15 测定杂散热电势

温度计插入锌点炉达到热平衡后，用低阻电位差计直接测量温度计两根电位引线之间或任意两根引线之间的杂散热电势。

用直流测温电桥配用光电放大检流计测量杂散热电势的方法如下：将电桥电源断开，把检流计的灵敏度调高，先记录温度计未接入时检流计光标的位置，再接入温度计，记录光标的新位置。两次光标位置之差，除以检流计的电压灵敏度(mm/μV)，即可求得待测的杂散热电势。

使用中的温度计，如在测定W Zn的过程中，未发现检流计光标有明显的飘移现象，可不进行此项检定。

16 测定R tp

水三相点瓶应该在使用前 24 h 以前冻好。每次使用前应检查冰套是否能自由转动。温度计在冰槽中预冷后，插入水三相点瓶中，当达到热平衡后开始测量，由数次测量的平均值R′t p，按下式计算水三相点时的电阻：

R tp＝R′t p(1＋2.91×10＝8cm－1·h) (9)

式中 h——温度计感温元件中点至水三相点瓶内水面的距离，单位为cm。

由不在同一天测得的数次R tp的平均值，作为R tp的最后测定结果。数次R tp之间的最大偏差不应超过第4.1款的规定。

17 测定自热效应

2温度计的自热效应在水三相点瓶中测量。对于工作电流调节开关带有×√—档的测温电桥，120先测量工作电流为1 mA时的电阻，再测量工作电流为√—2 mA时的电阻，两者之差即为1 mA工作电流所引起的自热效应。

2 档的测温电

对于工作电流不带×√—桥，先测量工作电流为1 mA时的电阻R1，再测”量工作电流为2 mA时的电阻R2，则1 mA电流引起的电阻增量△R可按下式计算：

△R＝(R2 - R1)/3 (10) 自热效应△t按下式计算：

△t＝△R/0.003 988 R tp (11)

18 测定W Sn

18.1 一等标准铂电阻温度计必须要用锡凝固点检定，二等标准铂电阻温度计允许用水沸点代替锡凝固点检定。

18.2 测定W Sn可采用如下方法：当锡完全熔化后，使炉温比凝固点高2～3 K，保持10 min，在此期间温度变化不应超过0.2 K。然后使熔锡以0.15 K/min的速率降温。当插在锡容器中的温度计监视的温度降到低于锡凝固点数值时，取出温度计，将不锈钢棒插入容器中，停留1.5～2 min 后取出，并同时接通容器均热块的通气管，吹入惰性气体或干燥的空气 (压缩空气) 使锡迅速冷却。取出不锈钢棒后再插入控温温度计，如其电阻值已上升至接近温坪数值，取出控温用温度计，插入石英管进行诱导，最后将被检温度计插入容器，同时将炉温控制在比凝固点低2 K左右，温度计达到热平衡后，即开始测量其电阻，如果在不少于10 min内的6个读数其最大差，对于一等的不大于0.3 mK，二等的不大于0.5 mK，则由这些读数的平均值计算R Sn。

18.3 如果在一个凝固温坪内要检定多支温度计，最后一支温度计检定完毕后，应将第一支温度计插入定点炉中检查温坪，前后两次测得的R Sn之差，换算为温度，对于一等的不应超过

1mK，对于二等的不应超过2 mK。

18.4 R Sn测量完毕后，应立即按第17条的方法测定R tp，按下式计算W Sn：

W Sn ＝R Sn/R tp(12)

18.5 由不在同一天测得的两次W Sn的平均值，作为W Sn的最后测定结果，两次W Sn之间的偏差，应不超过表4的规定。

19 测定W (100℃)

19.1 金属水沸点炉达到稳定的沸腾状态后，将被检温度计和标准温度计分别插入水沸点炉的插管中(为了改善热交换条件，插管中应注入少许甘油或变压器油)，待温度计达到热平衡后，先测量标准温度计，再依次测量各被检温度计，然后以相反的顺序进行测量，最后测量标准温度计。由这样两个循环的测量，计算每支温度计R t的平均值，测量完毕后，应立即测量R tp，按下式计算电阻比W t：

W t ＝R t/R tp(13)

19.2 为了化整到100℃时的W(100℃)可按下式计算：

W (100℃) ＝W t＋K〔W (100℃)*－W t*〕(14)

式中 W (100℃)*——标准温度计检定证书上的W (100℃)；

W t*——标准温度计在检定温度时的电阻比；

K——系数，可由附录2查得。

121

19.3 由不在同一天测得的两次的W (100℃)的平均值，作为W (100℃)的最后测定结果。数次W (100℃)之间的偏差，应不超过表4的规定。

20 温度计的有关计算公式及方法

20.1 由W Zn及W Sn计算温度系数a8和b8的公式：

a8＝〔(W Zn―1)2·ΔW Sn―(W Sn―1)2·ΔW Zn〕/D z (15)

b8＝〔(W Sn―1)·ΔW Zn―(W Zn―1)·ΔW Sn〕/D z (16)

式中D z＝(W Sn―1) (W Zn―1)2―(W Sn―1)2(W Zn―1) (17)

20.2 由W Zn及W (100℃)计算a8和b8：

a8＝{(W Zn―1)2·ΔW(100℃)―〔W(100℃)―1〕2·ΔW Zn}/D1(18)

b8＝〔(W(100℃)―1)·ΔW Zn―(W Zn―1)·ΔW(100℃)〕/D1 (19)

式中 D1＝〔W(100℃)―1〕(W Zn―1)2―(W Zn―1)〔W(100℃)―1〕2 (20)

20.3 由W (100℃)及W Zn计算W Sn的公式：(误差小于0.1mK)

W Sn＝1.3 172 25W (100℃)＋0.228 192 726 4W Zn-0.593 392 388 (21)

20.4 由W Sn及W Zn计算W (100℃)的公式：

W (100℃) ＝0.733 045 258 8W Sn－0.167 275 596 2 W Zn＋0.434 983 477 (22)

20.5 由W Sn及W Zn计算W Ga的公式：

W Ga＝0.266 723 36 W Sn－0.076 459 546 W Zn＋0.809 703 91 (23)

20.6 由W (100℃)计算W Ga的公式：

W Ga＝0.300 781 742 W (100℃) ＋ 0.699 218 26 (24)

21 允许使用经过论证，其检定误差不超过上述规定的其它方法检定标准铂电阻温度计。

五检定结果的处理和检定周期

22 经检定符合上述各项技术要求的温度计，发给检定证书。检定证书应写明温度计的等级。对于不符合二等要求的温度计，检定证书上应写明只作一般测试用。检定证书上给出以下数据：R tp，W Ga，W(100℃)，W Sn，W Zn，a8，b8及在水三相点温度时1 mK测量电流引起的自热效应。对于新制温度计，还应给出高温稳定性试验前后的W Zn和R tp。

23 检定证书上给出的数据的有效位数如下：R tp给到小数点后第四位；W (100℃)，W Ga，W Sn和W Zn；对于一等标准，给到小数点后第六位，但最后一位要小写；对于二等标准，给到小数点后第五位；系数a8，b8对于一等的给到小数点后第七位(1×10-7)，对于二等的给到小数点后第六位(1×10-6)。

自热效应以 mK 为单位，给到小数点后第一位(见附录3)。

24 温度计检定周期为2年，如果发现温度计R tp的变化：对于一等标准超过5 mK，二等标122准超过10 mK，应提前送检。送检时应带上一次的检定证书。

注：需要查阅全文，请与出版发行单位联系。

123