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標準鉑電阻溫度計重要參數(shù)Rtp值的獲取

    標準鉑電阻溫度計重要參數(shù)Rtp值的獲取標準鉑電阻溫度計是測定0～419.527℃溫度區(qū)段的標準儀器。水三相點是測溫技術(shù)中所用的一個極為重要的固定點，它被用于量測標準鉑電阻溫度計的電阻值R tp 。鑒于標準鉑電阻溫度計檢定規(guī)程上關(guān)于水三相點及R tp 值獲取的文字性介紹較少，為獲取標準鉑電阻溫度計重要參數(shù)R tp 值，本文對水三相點瓶的凍制及水三相點的R tp 值的測定過程進行了系統(tǒng)的分析。
1　水的三相點及作參考點的優(yōu)勢 
    水三相點即水的固態(tài)、液態(tài)、汽態(tài)(冰、水、汽)三態(tài)為一體的混合界面，它的溫度值用國際單位制表示為273.16K(0.01℃)。物質(zhì)的溶點、沸點和升華溫度不僅與溫度有關(guān)，而且與壓力有關(guān)?？梢愿鶕?jù)純物質(zhì)在不同壓力下的溶點、沸點和升華溫度不同分別做出三條曲線，稱之為溶解曲線、汽化曲線和升華曲線，這三條曲線的交點稱為物質(zhì)的三相點。只有在這一點，物質(zhì)的三相點(固相、液相、氣相)才能共存。如圖1所示。
   由圖1可以看出：水的固態(tài)(冰)、液態(tài)(水)、氣態(tài)(飽和水蒸氣)三相共存只有在壓力611Pa、溫度0.01℃時才會出現(xiàn)。
    采用水三相點做量測標準鉑電阻溫度計RO值的標準參考點比用冰作參考點有一定的優(yōu)勢。因為水三相點是水三態(tài)的混合狀態(tài)，可長期保存在0.1mK以內(nèi)不變，溫度穩(wěn)定性好，而且不受外界大氣壓變化和空氣中雜質(zhì)的影響，復(fù)現(xiàn)性能好、準確度高。而冰的表面易受污染，會引起冰融點溫度的波動，冰融點受大氣壓波動影響較大，溫度穩(wěn)定性較差，并且被測溫度計必須插入冰點槽內(nèi)足夠的深度，否則誤差會影響參考點溫度的穩(wěn)定性。
水三相點通常用水三相點瓶來實現(xiàn)。
2　水三相點瓶 
2.1　水三相點瓶的結(jié)構(gòu)
    水三相點瓶的結(jié)構(gòu)是在一個直徑為40mm的玻璃容器內(nèi)，有一個同心、直徑約為10mm、一端封閉的細玻璃管作為溫度計插管，容器在真空下充入高純度的水并密封，如圖2所示。
2.2　水三相點瓶的凍制過程
    凍制水三相點瓶之前，應(yīng)先用干凈的棉花(布)，將水三相點瓶內(nèi)插管中的水分及雜物擦凈，并用干凈的脫脂棉將內(nèi)插管口塞住，將水三相點瓶放入冰瓶(冰箱)中預(yù)冷約2h。然后，將水三相點瓶取出，并用干凈的脫脂棉將其內(nèi)插管擦凈，就可開始凍制。凍制時，向內(nèi)插管中不斷加入液氮或干冰，直至內(nèi)插管周圍凍成一層厚度約為10mm的均勻冰套，凍制時一定要注意冰套的厚度均勻，而且瓶內(nèi)水面不可封凍，以免使三相點瓶破裂。然后將其放入水三相點瓶保溫容器中，放置24h以后方可使用。使用前用室溫下的水注入內(nèi)插管，使緊貼內(nèi)插管外表面的冰層融化(內(nèi)融)，形成**個冰水交界面。量測前要檢查內(nèi)融層是否被凍住，檢查方法是給水三相點瓶一個小的旋轉(zhuǎn)沖量，冰套應(yīng)能饒著內(nèi)插管的中心管自由轉(zhuǎn)動，這時三相點瓶凍制完畢。凍成后三相點瓶應(yīng)保存在碎冰和水組成的冰槽中，如圖3所示。
3　測定鉑電阻溫度計在水三相點電阻值R tp 的過程 
檢定中量測鉑電阻溫度計在水三相點的電阻值R tp 時，需按以下步驟進行：
   a.水三相點瓶應(yīng)在使用前4h凍制好，并將其儲存于水三相點瓶保溫容器中。
   b.每次使用前，應(yīng)首先對水三相點瓶內(nèi)融，確保水三相點瓶中的冰套能繞其內(nèi)插管自由轉(zhuǎn)動，形成可靠的**個冰水交界面。
   c.將溫度計放入冰點槽中預(yù)冷。
   d.將充分預(yù)冷的溫度計插入水三相點瓶中，防止外界輻射透過冰層輻射到溫度計上(因為外界輻射會給溫度計帶來一定的量測誤差)。當充分達到熱平衡后方可量測。
   e.用測溫電橋量測鉑電阻溫度計的值時，應(yīng)注意保持流過溫度計的電流為1mA，一般取4次讀數(shù)的平均值作為該溫度計的R tp 值。
   f.用下式對測得值進行水三相點靜壓修壓，得出溫度計在水三相點的電阻值R tp 。
R tp =R tp ’(1+2.91×10 -8 ·h)(1)式中，h為電阻溫度計感溫元件中心到水三相點瓶內(nèi)冰套頂面的距離，cm。
   g.由不在同**測得的數(shù)次R tp 的平均值作為該支溫度計在水三相點處電阻值R tp 的*終測定結(jié)果。數(shù)次R tp 值之間的*大偏差不應(yīng)超過規(guī)程的要求。

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