JJG 858-2013 国家检定校准 规范

中华人民共和国国家计量检定规程JJG858—2013标准铑铁电阻温度计StandardRhodium-ironResistanceThermometers2013-05-13发布2013-11-13实施国家质量监督检验检疫总局发布JJG858—2013标准铑铁电阻温度计检定规程췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍JJG858—2013VerificationRegulationofStandard代替—췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍JJG8581994Rhodium-ironResistanceThermometers归口单位:全国温度计量技术委员会起草单位:中国科学院理化技术研究所中国计量科学研究院本规程委托全国温度计量技术委员会负责解释JJG858—2013本规程主要起草人:林鹏(中国科学院理化技术研究所)邱萍(中国计量科学研究院)参加起草人:张庆庚(中国科学院理化技术研究所)武荷莲(中国计量科学研究院)JJG858—2013目录引言………………………(Ⅱ)范围……………………(1)概述……………………(1)计量性能要求…………(2)123电阻值………………(2)自热效应……………(2)两次检定结果之间的差值…………(2)绝缘电阻……………(2)3.13.23.33.4通用技术要求…………(2)4尺寸要求……………(2)温度计外壳…………(2)4.14.2计量器具控制…………(2)5检定条件……………(2)检定项目……………(3)检定方法……………(3)检定结果的处理……………………(5)检定周期……………(6)5.15.25.35.45.5附录A检定证书与检定结果通知书数据页格式……(7)ⅠJJG858—2013引言本规程是根据国际温度咨询委员会()《CCTITS-90温标近似技术》英文版(Tech-nologyforapproximatingtheInternationalTemperatureScaleof1990),结合相关研究文献,对JJG858—1994进行修订的。与JJG858—1994相比,本规程主要技术变化如下:———对于送检温度计的稳定性要求,原规程是2mK,现改为3mK,与检定结果不确定度3mK相一致;———增加一个铑铁电阻温度计的结构示意图;———增加4.2K时的电阻比值(0.08±0.02)的要求;———增加检定点的温度间隔推荐表,原规程只给出检定点数量,未提具体间隔;———原规程对标准组的要求是年稳定度0.5mK,现改为扩展不确定度1mK;———增加了首次检定的项目和对应的方法;———增加了被检温度计合格指标一览表,便于判断检定结果合格与否;———增加了检定证书与检定结果通知书数据页格式;———增加了检测数据的有效数字表示要求。JJG858—1994是第一次制定、发布。ⅡJJG858—2013标准铑铁电阻温度计检定规程范围1本规程适用于测量范围为0.65K~27.1K的标准铑铁电阻温度计的首次检定、后续检定和使用中检查。概述2标准铑铁电阻温度计(以下简称“温度计”),是由纯铑加0.5%摩尔铁的合金拉制成细丝,以无应力结构绕制成的一种电阻温度计(见图1),在0.5K~27K温区电阻灵敏度高,长期稳定性好,适用作0.5K~27K温区的温度标准。图1标准铑铁电阻温度计结构示意图1—温度计铂外壳;2—穿在玻璃管中的螺旋状铑铁感温丝3—焊接至感温丝的铂引线;4—软玻璃密封由于铑铁合金是一种稀释合金,铁的含量和分布均匀度对铑铁合金的电阻温度特-性影响明显,因此温度计必须做多点检定。检定数据用最小二乘法做电阻温度特性的-拟合计算,然后再给出电阻-温度分度表。温度计检定数据常用切比雪夫多项式()拟合其电阻-温度关系:1nnT=a2aicos(iarccosx)=2a00∑∑[()]()acosiarccosAR+B1i++i=1i=1式中:T———温度,K;1JJG858—2013R———电阻,Ω;cosx———余弦函数;arccosx———反余弦函数;x———绝对值不大于1的变量;A,B———归一化常数;n———拟合方次;———拟合系数。ai计量性能要求3电阻值3.1温度计在0℃时的电阻值一般为(52+2)Ω,4.2K时的电阻值应该为(4.0±1.0)Ω。0℃时电阻值为其他数值的,只要4.2K时的电阻值对0℃到(0.08±0.02),也可使用。时的电阻值之比达自热效应3.23.33.4温度计在4.2K测量时,通过0.3mA电流的自热效应不应大于0.5mK。两次检定结果之间的差值温度计的本次检定结果与上一周期的检定结果之差不应超过3mK。绝缘电阻在室温为15℃~25℃,相对湿度不超过80%的环境中,温度计的铂外壳与引线之间的绝缘电阻不应小于20MΩ。通用技术要求4尺寸要求4.1温度计外径一般为5mm,长度不超过60mm。四根铂引线的长度不应小于20mm。温度计外壳4.2温度计外壳应平滑,不应有明显变形,有温度计的编号。计量器具控制5计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检查。检定条件5.1环境条件5.1.1检定时的环境温度、相对湿度、电磁干扰和振动等,应满足表1中对检定设备的要求。检定设备5.1.2检定时所需的标准器与配套设备见表1。2JJG858—2013表1检定设备序号名称技术要求备注铑铁电阻温度计标准组温区:0.65K~27.1K13支扩展不确定度:1.0mK,p=0.99量程:0Ω~100Ω测温电桥2最大允许相对误差:±1×10-6一等,标称值1Ω,10Ω标准电阻含恒温装置34相对扩展不确定度:1.5×10-6多点转换开关寄生热电势<0.4μV温区:0.65K~27.1K低温恒温器及控温仪温度波动度:±0.5mK30min/(若5只检定1.2K以上,可使用温区为1.2K~27.1K的恒温器)绝缘电阻表冰点槽工作电压:100V0℃±0.05℃67检定项目5.2温度计检定项目见表2。表2温度计检定项目一览表检定项目外观检查首次检定后续检定使用中检验++++++--+++--++绝缘电阻检测R(0℃)测试电阻-温度特性检定自热效应测定注:“+”表示应检定,“-”表示可不检定。检定方法5.3外观检查5.3.1目视检查温度计外观,应符合4.1和4.2条的要求。温度计能顺滑地插入5.2mm的温度计阱中。室温下用数字多用表检查温度计的电阻值,其阻值应稳定,不得有短路或断路现象。3JJG858—2013绝缘电阻检测5.3.2首次检定的温度计应做绝缘电阻检测。用绝缘电阻表测量温度计铂壳与温度计引线之间的电阻,其数值不得小于20MΩ。使用中的温度计若对绝缘电阻有疑问时,应加做绝缘电阻检测。5.3.3R(0℃)测试首次检定的温度计应先做R(0℃)测试。将温度计置入冰点槽中,测量的电阻值记录至0.1Ω。5.3.4电阻-温度特性检定将被检温度计和作为标准的温度计一起装入低温真空绝热恒温器的比对铜块中。当只检定1.2K以上温区时,可使用工作温区为1.2K~27.1K的4He比对恒温器,要在0.65K~27.1K全温区检定时,可以使用3He比对恒温器或HeHe稀释致冷机。3/4被检和标准温度计装入低温恒温器的比对铜块时,要涂真空油脂改善热接触,确保温度计与比对铜块的良好热接触,温度计引线要做好热锚。检定时,低温真空绝热恒温器要抽高真空并控温,用标准温度计监测温度变化。待温度波动优于±0.5mK,稳定5min后,方可进行检定测量。在每个检定点,检定可以按如下顺序测量一个循环:标准温度计→被检1→被检2→……→被检n↓换向标准温度计←被检1←被检2←……←被检n检定也可让标准温度计与被检温度计交替测量,即标准温度计、被检1、标准温度计、被检1、标准温度计、被检2、标准温度计、被检2、标准温度计……的顺序进行。需要注意的是,后期的数据处理要与测量顺序相对应,确保温度电阻关系一一-对应。检定点的分布5.3.4.1电阻温度计检定点见表3的分布推荐值。对于仅在1.2K~27.1K计,可以只检定1.2K以上温区。温区使用的温度检定一般从最低温度开始,逐渐升温进行。表3温度计检定点分布推荐值温度范围检定点温度间隔测量电流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自热效应测定5.3.4.2由于温度计结构、铂壳内所充入的氦气成分和压力差异,温度计的自热效应会有所不同,但只要温度计安装时热接触良好,温度计的自热效应则是稳定、可重复的。因此,在检定中只需说明测量电流数值,温度计的数据一般不做自热效应修正。在检定过程中,一般只需在氦沸点温度(4.24K)、恒温器抽高真空时测量温度计的自热效应。具体测试步骤如下:当比对铜块温度稳定后,先测量额定电流()时的I0.3mA1温度计电阻值R1,然后将测量电流增加为原来的1.414倍或2.0倍,再测定测量电流时的温度计电阻值R2。I2测量电流I1时的自热效应按式()计算:2R2-R1[(/)()2SH=II-1d]R/dT221式中:SH———温度计的自热效应,K;I———表2推荐使用的测量电流,;mA1———增大后的测量电流,mA;I2R1———I1时的温度计电阻值,Ω;R2———I2时的温度计电阻值,Ω;dR/dT———温度计在测量点的电阻灵敏度,ΩK/。检定结果的处理5.45.4.1R(4.2K)/R(0℃)电阻比的计算将4.2K时的电阻值除以0℃时的电阻值,计算出R(4.2K)/R(0℃)电阻比。检定数据拟合计算5.4.2检定完成后,首先整理出全部检定点的温度-电阻数据组,按温度由低到高排列。选取检定数据中电阻最大()和最小()的两个值,按式()和式()RmaxRmin34计算归一化常数A和B。2()3A=Rmax-Rmin2Rmax()4B=1-Rmax-Rmin根据被检温度计的检定温区,可以在0.65K~27.1K或1.2K~27.1K做数据拟合。当在0.65K~27.1K温区拟合时,拟合方次常取11次方,若在1.2K~27.1K区拟合时,拟合方次常取9次方。温检定数据拟合的标准偏差按式()计算。5m∑C-i-TE-i/(m-n-1)()2T()5σ=i=1式中:σ———检定数据拟合的标准偏差,K;TC-i———检定点数据拟合后得出的温度值,K;5JJG858—2013TE-i———检定点实测的温度值,K;m———参加拟合的检定点数;n———检定数据拟合的方次。温度计检定数据的拟合标准偏差应小于0.6mK。分度表的计算5.4.3依据检定数据拟合结果和切比雪夫多项式拟合系数,计算出R、T、ddRT分度表。为了保证分度表使用的方便性和准确性,在以电阻为自变量的分度表中,电阻的间隔一般不大于10mΩ。两次检定结果之间差值的计算5.4.4将温度计本次检定得到的分度表与上一周期的检定分度表进行比较,计算出在温度计在检定温区内,两份分度表的偏差表。取偏差表的最大值,作为两次检定结果之间的差值。检定证书与检定结果通知书检定证书5.4.55.4.5.1被检温度计满足表4全部指标的,发给检定证书。表4被检温度计的合格指标项目合格指标说明R(4.2K)/R(0℃)电阻比4.2K时的自热效应检定数据拟合标准偏差两次检定结果之间的差值绝缘电阻0.08±0.02不大于0.5mK不大于0.6mK不大于3mK不小于20MΩ后续检定可不做0.3mA电流后续检定可不做检定证书包含温度计检定参数表、检定数据拟合偏差表和R、T、ddRT分度表三部分。温度计检定参数表应给出检定温区、检定点测量数据、测量电流和4.2K时的自热效应,给出拟合方次、拟合系数、拟