JJG 858-2013 國家檢定校準(zhǔn) 規(guī)范

中華人民共和國國家計量檢定規(guī)程JJG858—2013標(biāo)準(zhǔn)銠鐵電阻溫度計StandardRhodium-ironResistanceThermometers2013-05-13發(fā)布2013-11-13實施國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布JJG858—2013標(biāo)準(zhǔn)銠鐵電阻溫度計檢定規(guī)程??????????????JJG858—2013VerificationRegulationofStandard代替—??????????????JJG8581994Rhodium-ironResistanceThermometers歸口單位:全國溫度計量技術(shù)委員會起草單位:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所中國計量科學(xué)研究院本規(guī)程委托全國溫度計量技術(shù)委員會負(fù)責(zé)解釋JJG858—2013本規(guī)程主要起草人:林鵬(中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所)邱萍(中國計量科學(xué)研究院)參加起草人:張慶庚(中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所)武荷蓮(中國計量科學(xué)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(yīng)……………(2)兩次檢定結(jié)果之間的差值…………(2)絕緣電阻……………(2)3.13.23.33.4通用技術(shù)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(jié)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(jié)果通知書數(shù)據(jù)頁格式……(7)ⅠJJG858—2013引言本規(guī)程是根據(jù)國際溫度咨詢委員會()《CCTITS-90溫標(biāo)近似技術(shù)》英文版(Tech-nologyforapproximatingtheInternationalTemperatureScaleof1990),結(jié)合相關(guān)研究文獻(xiàn),對JJG858—1994進(jìn)行修訂的。與JJG858—1994相比,本規(guī)程主要技術(shù)變化如下:———對于送檢溫度計的穩(wěn)定性要求,原規(guī)程是2mK,現(xiàn)改為3mK,與檢定結(jié)果不確定度3mK相一致;———增加一個銠鐵電阻溫度計的結(jié)構(gòu)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(guī)程只給出檢定點數(shù)量,未提具體間隔;———原規(guī)程對標(biāo)準(zhǔn)組的要求是年穩(wěn)定度0.5mK,現(xiàn)改為擴(kuò)展不確定度1mK;———增加了首次檢定的項目和對應(yīng)的方法;———增加了被檢溫度計合格指標(biāo)一覽表,便于判斷檢定結(jié)果合格與否;———增加了檢定證書與檢定結(jié)果通知書數(shù)據(jù)頁格式;———增加了檢測數(shù)據(jù)的有效數(shù)字表示要求。JJG858—1994是第一次制定、發(fā)布。ⅡJJG858—2013標(biāo)準(zhǔn)銠鐵電阻溫度計檢定規(guī)程范圍1本規(guī)程適用于測量范圍為0.65K~27.1K的標(biāo)準(zhǔn)銠鐵電阻溫度計的首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。概述2標(biāo)準(zhǔn)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(xì)絲,以無應(yīng)力結(jié)構(gòu)繞制成的一種電阻溫度計(見圖1),在0.5K~27K溫區(qū)電阻靈敏度高,長期穩(wěn)定性好,適用作0.5K~27K溫區(qū)的溫度標(biāo)準(zhǔn)。圖1標(biāo)準(zhǔn)銠鐵電阻溫度計結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)常用切比雪夫多項式()擬合其電阻-溫度關(guān)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(shù);arccosx———反余弦函數(shù);x———絕對值不大于1的變量;A,B———歸一化常數(shù);n———擬合方次;———擬合系數(shù)。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(yīng)該為(4.0±1.0)Ω。0℃時電阻值為其他數(shù)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(dá)自熱效應(yīng)3.23.33.4溫度計在4.2K測量時,通過0.3mA電流的自熱效應(yīng)不應(yīng)大于0.5mK。兩次檢定結(jié)果之間的差值溫度計的本次檢定結(jié)果與上一周期的檢定結(jié)果之差不應(yīng)超過3mK。絕緣電阻在室溫為15℃~25℃,相對濕度不超過80%的環(huán)境中,溫度計的鉑外殼與引線之間的絕緣電阻不應(yīng)小于20MΩ。通用技術(shù)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(yīng)小于20mm。溫度計外殼4.2溫度計外殼應(yīng)平滑,不應(yīng)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(xù)檢定和使用中檢查。檢定條件5.1環(huán)境條件5.1.1檢定時的環(huán)境溫度、相對濕度、電磁干擾和振動等,應(yīng)滿足表1中對檢定設(shè)備的要求。檢定設(shè)備5.1.2檢定時所需的標(biāo)準(zhǔn)器與配套設(shè)備見表1。2JJG858—2013表1檢定設(shè)備序號名稱技術(shù)要求備注銠鐵電阻溫度計標(biāo)準(zhǔn)組溫區(qū):0.65K~27.1K13支擴(kuò)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(biāo)稱值1Ω,10Ω標(biāo)準(zhǔn)電阻含恒溫裝置34相對擴(kuò)展不確定度:1.5×10-6多點轉(zhuǎn)換開關(guān)寄生熱電勢<0.4μV溫區(qū):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(qū)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(xù)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(yīng)測定注:“+”表示應(yīng)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(yīng)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(shù)字多用表檢查溫度計的電阻值,其阻值應(yīng)穩(wěn)定,不得有短路或斷路現(xiàn)象。3JJG858—2013絕緣電阻檢測5.3.2首次檢定的溫度計應(yīng)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(shù)值不得小于20MΩ。使用中的溫度計若對絕緣電阻有疑問時,應(yīng)加做絕緣電阻檢測。5.3.3R(0℃)測試首次檢定的溫度計應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)的溫度計一起裝入低溫真空絕熱恒溫器的比對銅塊中。當(dāng)只檢定1.2K以上溫區(qū)時,可使用工作溫區(qū)為1.2K~27.1K的4He比對恒溫器,要在0.65K~27.1K全溫區(qū)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)溫度計監(jiān)測溫度變化。待溫度波動優(yōu)于±0.5mK,穩(wěn)定5min后,方可進(jìn)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(huán):標(biāo)準(zhǔn)溫度計→被檢1→被檢2→……→被檢n↓換向標(biāo)準(zhǔn)溫度計←被檢1←被檢2←……←被檢n檢定也可讓標(biāo)準(zhǔn)溫度計與被檢溫度計交替測量,即標(biāo)準(zhǔn)溫度計、被檢1、標(biāo)準(zhǔn)溫度計、被檢1、標(biāo)準(zhǔn)溫度計、被檢2、標(biāo)準(zhǔn)溫度計、被檢2、標(biāo)準(zhǔn)溫度計……的順序進(jìn)行。需要注意的是,后期的數(shù)據(jù)處理要與測量順序相對應(yīng),確保溫度電阻關(guān)系一一-對應(yīng)。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(qū)。溫區(qū)使用的溫度檢定一般從最低溫度開始,逐漸升溫進(jìn)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(yīng)測定5.3.4.2由于溫度計結(jié)構(gòu)、鉑殼內(nèi)所充入的氦氣成分和壓力差異,溫度計的自熱效應(yīng)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(yīng)則是穩(wěn)定、可重復(fù)的。因此,在檢定中只需說明測量電流數(shù)值,溫度計的數(shù)據(jù)一般不做自熱效應(yīng)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(yīng)。具體測試步驟如下:當(dāng)比對銅塊溫度穩(wěn)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(yīng)按式()計算:2R2-R1[(/)()2SH=II-1d]R/dT221式中:SH———溫度計的自熱效應(yīng),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(jié)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)組,按溫度由低到高排列。選取檢定數(shù)據(jù)中電阻最大()和最小()的兩個值,按式()和式()RmaxRmin34計算歸一化常數(shù)A和B。2()3A=Rmax-Rmin2Rmax()4B=1-Rmax-Rmin根據(jù)被檢溫度計的檢定溫區(qū),可以在0.65K~27.1K或1.2K~27.1K做數(shù)據(jù)擬合。當(dāng)在0.65K~27.1K溫區(qū)擬合時,擬合方次常取11次方,若在1.2K~27.1K區(qū)擬合時,擬合方次常取9次方。溫檢定數(shù)據(jù)擬合的標(biāo)準(zhǔn)偏差按式()計算。5m∑C-i-TE-i/(m-n-1)()2T()5σ=i=1式中:σ———檢定數(shù)據(jù)擬合的標(biāo)準(zhǔn)偏差,K;TC-i———檢定點數(shù)據(jù)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(shù);n———檢定數(shù)據(jù)擬合的方次。溫度計檢定數(shù)據(jù)的擬合標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)小于0.6mK。分度表的計算5.4.3依據(jù)檢定數(shù)據(jù)擬合結(jié)果和切比雪夫多項式擬合系數(shù),計算出R、T、ddRT分度表。為了保證分度表使用的方便性和準(zhǔn)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(jié)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(jìn)行比較,計算出在溫度計在檢定溫區(qū)內(nèi),兩份分度表的偏差表。取偏差表的最大值,作為兩次檢定結(jié)果之間的差值。檢定證書與檢定結(jié)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(biāo)的,發(fā)給檢定證書。表4被檢溫度計的合格指標(biāo)項目合格指標(biāo)說明R(4.2K)/R(0℃)電阻比4.2K時的自熱效應(yīng)檢定數(shù)據(jù)擬合標(biāo)準(zhǔn)偏差兩次檢定結(jié)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(xù)檢定可不做0.3mA電流后續(xù)檢定可不做檢定證書包含溫度計檢定參數(shù)表、檢定數(shù)據(jù)擬合偏差表和R、T、ddRT分度表三部分。溫度計檢定參數(shù)表應(yīng)給出檢定溫區(qū)、檢定點測量數(shù)據(jù)、測量電流和4.2K時的自熱效應(yīng),給出擬合方次、擬合系數(shù)、擬