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2011.91业内专业 ß一、新规程解读ß二、相关计算ß三、不确定度分析ß四、建标及标准复查2 2业内专业 一、新规程解读ß1、范围ß工业铂热电阻ß（-200～850）℃ 3.851×10-3℃-1ß工业铜热电阻ß（-50～150）℃ 4.280×10-3℃-1ß首次检定、后续检定、使用中检验3 3业内专业 ß2、引用文献ßIEC60751(2008)工业铂热电阻及其传感器ßJB/T8623-1997工业铜热电阻技术条件及分度表4 4业内专业 ß 5 5业内专业 ß4、概述ß4.1组成ß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 6业内专业 ß4.2温度特性ß铂热电阻的电阻-温度关系ß（-200~0）℃的温度范围 Rt=R0［1+At+Bt2+C(t-100 )t3］ W=Rt/R0= 1+At+Bt2+C(t-100 )t3ß（0~850）℃的温度范围 Rt=R0(1+At+Bt2) W=Rt/R0=1+At+Bt2ßA=3.9083×10-3 ℃-1ßB=-5.7750×10-7 ℃-2ßC=-4.1830×10-12 ℃-47 7业内专业 ß5、计量性能要求ß5.1允差 表1ß线绕元件和膜式元件8 8业内专业 ß关于“有效温度范围”ß1、来源于IEC60751:2008—ß temperature range of validityß2、有效温度范围与允差等级同时使用；ß ß3、有效温度范围通常小于测量范围；ß4、在检定工作中，上、下限是指有效温度 的上、下限。
9 9业内专业 ß5.2稳定性ß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ß理解：672h=28×24hß “R0值的变化”---应为绝对值ß 1010业内专业 ß6、通用技术要求ß6.1.3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ß6.2绝缘电阻ß感温元件与外壳之间、各感温元件之间ß常温绝缘电阻：不小于100MΩß高温绝缘电阻1111业内专业 ß工业热电阻标识举例121×Pt100/A/4/-150/+5001支感温元件铂热电阻标称阻值100Ω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℃12业内专业 ß7、计量器具控制ß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）ß7.1.1检定设备ß（1）主标准器ß ß 13设备名称设备名称技术要求技术要求用途用途备注备注标准铂电阻温度计（-196～660）℃ 二等用比较法检定时的参考标准也可用满足不确定度要求的其它标准温度计13业内专业 ß7、计量器具控制ß7.1.1检定设备ß（2）电测设备（例）ß ß 14设备名称设备名称技术要求技术要求用途用途备注备注电测仪器（电桥或可测量电阻的数字多用表）被检热电阻等级电测仪器等级测量标准铂电阻和被检热电阻的阻值 1、电测仪器的量程应与被测量相适应；2、保证被测量分辨力换算成温度后不低于0.001℃；3、测量电流引起的温升尽可能小。
AA级、A级0.005级及以上等级B级、C级0.02级及以上等级14业内专业 ß7、计量器具控制ß7.1.1检定设备（3）恒温源ß ß 15设备名称设备名称技术要求技术要求用途用途备注备注冰点槽U ≤0.04℃,k=20℃也可用恒温槽恒温槽温度范围：（-50～300）℃水平温场：≤0.01℃垂直温场：≤0.02℃温度变化：不大于0.04℃/10min300℃以下恒温源足够的插入深度高温炉温度范围：（300～850）℃测量区域温差不大于热电阻上限温度允差的1/8300℃以上恒温源也可用其它高温源液氮杜瓦瓶或液氮比较仪/196℃低温源/15业内专业 ß7、计量器具控制ß7.1.1检定设备ß（4）其它ß ß 16设备名称设备名称技术要求技术要求用途用途备注备注转换开关接触电势≤1.0μV多支热电阻用转换器电流换向水三相点瓶/核查标准铂电阻温度计的Rtp/绝缘电阻表直流电压：（10～100）V 10级测量绝缘电阻/16业内专业 ß关于电测设备和水三相点瓶的使用ß（1）被检热电阻为A级、AA级ß 电测必须是0.005级及以上（建议Rtp经常在三相点瓶中重测）；ß（2）被检热电阻为B、C级ß 可以使用0.02级及以上电测；1717业内专业 ß7、计量器具控制ß7.1.2环境条件ß温度：（15～35）℃ß湿度： （30～80）%RHß 同时要满足电测设备对环境的要求1818业内专业 ß7、计量器具控制ß7.2检定项目19检定项目检定项目首次检定首次检定后续检定后续检定使用中检验使用中检验外观+++绝缘电阻常温+++高温*--稳定性*--允差0℃+++允差等级规定的上限（或下限）或100℃（首选100℃）++-19业内专业 ß7.3检定方法ß7.3.1外观检查ß7.3.2绝缘电阻的测量ß （1）感温元件与保护管之间的绝缘电阻ß （2）多个感温元件之间的绝缘电阻ß注意：绝缘电阻表直流电压的选择（常温100V，高温10V）2020业内专业 ß7.3检定方法ß7.3.3稳定性试验ß (1)测量R0ß (2)在最高工作温度保持672hß (3)再次测量R02121业内专业 ß7.3检定方法ß7.3.4允差的检定ß7.3.4.1检定点的选择ß “各等级热电阻的检定点均应选择0℃和100℃，并检查α的符合性。
当Δα不符合要求时，仍需进行上限（或下限）的温度检定（首选上限）ß“取消300℃点变通”2222业内专业 ß7.3检定方法ß7.3.4允差的检定ß7.3.4.2热电阻阻值的测量方法ß（1）接线：标准和被检均应采用4线制的测量方法ß 2323业内专业 2424业内专业 ß（2）测量时的要求：ß A:测量热电阻时应采取电流换向；ß 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；ß C:交替重复不少于4次；ß D:对保护管可拆卸的热电阻，需要拆除保护管；2525业内专业 ß7.3.4.3 R0的检定ß（1）在冰点槽或具有0℃的恒温槽（偏差不超过±0.2℃）中进行；ß（2）标准器、被检热电阻交替读数，不少于4次；2626业内专业 ß7.3.4.3 R0的检定ß（3） R0的计算ß计算冰点槽偏离0℃的值：ß计算被检热电阻在0℃的阻值:ß计算被检热电阻在0℃的温度偏差：2727业内专业 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28业内专业 29被检热电阻在0℃时的电阻值被检热电阻读数平均值冰点槽偏离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29业内专业 ß7.3.4.4 R100的检定ß（1）恒温槽的温度应控制在检定点附近，不应超过±2℃；ß（2）恒温槽在10min内温度变化不超过±0.02℃；ß（3）标准器、被检热电阻交替读数，不少于4次；3030业内专业 ß（4）R100的计算ß计算恒温槽偏离100℃的值：ß计算被检热电阻在100℃的电阻值：ß计算被检热电阻在100℃的温度偏差值：3131业内专业 ß7.3.4.5R0、R100的合格判定ß(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；3232业内专业 ß(2)由被检热电阻在0℃、100℃的电阻值，依据规程表5进行判断；3333业内专业 ß7.3.5实际电阻温度系数α的要求ß（1）计算α值ß（2）Δα=α-α标称ß（3）查规程表6ß注意：表6中Δα的允许范围与Δt0相关3434业内专业 表63535业内专业 Δα的允许范围ßPRTßAA级（修约至小数点后7位）ßA级（修约至小数点后7位）ßB级（修约至小数点后6位）ßC级（修约至小数点后6位）ßCRT（修约至小数点后6位）3636业内专业 数据处理中的要求ß恒温槽温度的控制：检定0℃时，在0.0℃±0.2℃； 检定100℃时，在100℃±2℃。
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ß 和 的计算结果修约到1mΩ； AA级修约到0.1mΩ 是为了减少修约带来的误差ßΔα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10-63737业内专业 ß7.4检定结果的处理ß7.5 检定周期ß 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）38业内专业 ß二、相关计算ß标准铂电阻温度计W和dW/dt计算ß1、现有的标准铂电阻检定证书39Rtp(Ω)25.1444Wzn（=R419.527℃/ Rtp）2.56831Wsn(=R231.928℃/ Rtp)1.89246W100（=R100℃/ Rtp）1.39263WGa(=R29.7646℃/ Rtp)1.11810a8-3.7×10-4b8-1.3×10-5自热效应(mK)1.939业内专业 2、计算任意温度t对应的标准铂电阻值Rß 4040业内专业 3、计算标准铂电阻W和dW/dtß例：计算300℃时的W和dW/dtß(1)t=300 R300 W300= R300 /Rtpß(2)dW/dt(t=300)=(W301-W299)/(301-299)4141业内专业 三、不确定度分析ß不确定分量来源：ß1、二等标准铂电阻温度计：复现性、周期稳定性、自热ß2、电测设备ß3、恒温设备的波动和温场不均匀ß4、被检热电阻自热ß5、重复性ß(EXCEL)4242业内专业 0℃测量的标准不确定度汇总 标准不确定度不确定度来源 标准不确定度值/mK灵敏系数不确定分量 116.53测量重复性0.79插孔间温差 0.00电测设备误差 16.25自热影响 2.95-16.5122.04标准铂电阻复现性 1.94电测设备误差0.00，21.06自热影响2.31标准铂电阻稳定性 5.774343业内专业 100℃测量的标准不确定度汇总标准不确定度不确定度来源 标准不确定度值/mK灵敏系数不确定分量 124.23测量重复性0.57插孔间温差 8.16电测设备误差 22.60自热影响 3.04-18.6729.27标准铂电阻复现性 1.32电测设备误差2.84，28.10自热影响0.00标准铂电阻稳定性 8.084444业内专业 合成不确定度ßRtp由测量得到时ß0℃： uc=17.77mK ，νeff=50ß100℃： uc=25.73mK ，νeff=50ßRtp由检定证书得到时ß0℃： uc=27.55mK ，νeff=100ß100℃： uc=38.00mK ，νeff=1004545业内专业 扩展不确定度ß取估计值的置信概率为95％。
ßRtp由测量得到时ß0℃：U95=2.01×17.77=36mK ，k95= t95(50)=2.01 ß100℃：U95=2.01×25.73=52mK， k95= t95(50)=2.01 ßRtp由检定证书得到时ß0℃：U95=1.98×27.55=55mK ，k95= t95(100)=1.98 ß100℃：U95=1.98×38.00=75mK， k95= t95(100)=1.984646业内专业 四、对新建标准及标准复查的影响ß1、设备配置ß A级、AA级——0.005级电测+水三相点瓶ß B级、C级——0.02级及以上电测ß2、开展项目的温度范围ß 标准铂电阻温度计+恒温设备——交集ß例：标准铂电阻温度计（0～420）℃ß 恒温设备（-30～300）℃ß 开展项目的温度范围（0～300）℃ß3、重新进行不确定度分析4747业内专业 谢 谢欢迎大家相互交流学习徐兴业Email:85175277@.com4848业内专业 五、其它资料4949业内专业 测量不确定度评估ß数学模型ß0℃：ß100℃：5050业内专业 以A级铂热电阻的测量为例。
ß输入量Δti、Δth （含Ri和Rh）ß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ß输入量Δt*i和Δt*h （含R*i和R*h 、 Rtp和WS0 、WS100 ）ß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51业内专业 检定装置的符合性ßA级允差ßΔt0max=±0.15℃ßΔt100max=±0.35℃ßU95(0℃)<0.15/4=37.5mKßU95(100℃)<0.35/4=87.5mKß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ßA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5252业内专业 工业热电阻的构成电阻体绝缘套管接线盒5353业内专业 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铂电阻的精度与铂的提纯程度有关百度电阻比百度电阻比 W（（100）越高，表示铂丝纯度越高，）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，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目前技术水平已达到W（（100）＝）＝1.3930，，工业用铂电阻的纯度工业用铂电阻的纯度W（（100）为）为1.387～～1.39054业内专业 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二线三线三线四线四线常见的工业铂电阻的感温元件为：55业内专业 薄膜电阻感温元件示意图5656业内专业 绕线铂电阻元件结构示意图57返回57业内专业 热电阻的插入深度要求ß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ß导热是当固体或静止流体介质中有温度梯度存在，热量就会以传导的方式传递ß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。
ß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？ß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时间，待测量数据稳定后方可读数5858业内专业 冰点槽的制作与使用ß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ß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）mmß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5959业内专业 ß 1、如何判断被检热电阻是线绕元件还是膜式元件？ß 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。
ß 2、"有效温度范围”与“测量范围”是否等同？ß 解答：有效温度范围是指符合允差的温度范围ß 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 6060业内专业 ß例 6161业内专业 水三相点瓶6262业内专业 。