工业铂热电阻温度计分度新方法提出
工业铂铜热电阻温度校准结果的测量不确定度评定上传1
工业铂、铜热电阻校准结果的不确定度评定1．概述1.1测量依据：国家计量检定规程JJG229-2010《工业铂、铜热电阻检定规程》。
1.2环境条件：温度：21.0℃，相对湿度：65％RH。
1.3 主要标准器：标准铂电阻温度计【编号：5311；测量范围：(-190～419.527) ℃；准确度：二等】1.4校准对象及参数：工业用铂电阻（分度Pt100）一只，校准参数：温度1.5测量过程描述：将标准铂电阻温度计和被测铂热电阻温度计放入同一恒温槽内进行比较测量，并计算其偏差。
2 影响测量不确定度的影响量2.1测量重复性2.2标准器的测量不确定度2.3电测设备的测量误差2.4恒温槽的不均匀性3．数学模型Δt＝Δt i-ΔT 其中Δt i=t i-t ΔT＝T i-t式中Δt——被校铂电阻在温度为t时的误差；℃Δt i——被校铂电阻在恒温槽中测得偏离校准点温度的差，℃；ΔT——标准铂电阻温度计在恒温槽中测得偏离校准点温度的差，℃；t——被校铂电阻温度计在校准温度点t的实测温度，℃；i——标准铂电阻温度计在校准温度点t的实测温度，℃；Tit——被校准的设定温度点，℃。
4．标准不确定度的评定校准结果的测量不确定度评定版本：第二版修改：第0次修改引入的不确定度4.1 输入量ti输入量t引入的不确定度主要为测量重复性引入，它包括恒温槽的波动度引入的i不确定度。
根据实验，在同一套检定装置中，用同一只标准器，对一只被检铂电阻温Array度计在0℃和100℃作10次独立的重复测量，用贝塞尔公式求得：实际校准时的数据为6次测量的平均值，则0℃和100℃时的A类分量为：u A0＝S p0/6=1.1 mK u A100＝S p100/6=0.66 mK4.2．B类标准不确定度4.2.1．标准器引入的不确定度，即输入量T引入的不确定度：根据上级给出标准铂电阻温度计的扩展不确定度U p＝23mK，估计该分布为正态分布，且p＝0.99，u T1＝U p/k p＝23/2.576＝8.9mK，4.2.2电测设备引入的不确定度：检定工业铂电阻时，使用0.01级热电偶、热电阻测试仪，所用量程为校准结果的测量不确定度评定版本：第二版 修改：第0次修改(0～200)Ω，查检定证书知其在200Ω范围内，最大误差为0.0098Ω，估计其分布为均匀分布，包含因子30℃点：u T2（0）＝（Δ/3）/（dR/dt ）＝0.0098/0.390/3＝15.0mK 100℃点：u T2（100）＝（Δ/3）/（dR/dt ）＝0.0098/0.380/3＝15.0mK 4.2.3恒温槽温场不均匀引起的不确定度：根据恒温槽校准证书，所用恒温槽的工作区域均匀性为0.02℃，则不确定度区间半宽为0.01估计该分布为均匀分布：u T3＝10 mK /3＝5.8mK4.2.4．铂电阻的引线和相互间的影响经过大量实验证明，带来的不确定度很小，而其他因素在检定过程中都尽量满足，故可忽略，不予考虑。
工业用铂热电阻温度电阻值测量结果的不确定度评定
在 0℃时 , ux = ux1 2 + ux3 2 + ux4 2 = 2. 33 ×10 - 3Ω
v ( x) = 52
在 100℃时 , ux = 10 - 3Ω
ux1 2 + u2x2 + ux3 2 + ux4 2 = 4. 15 ×
3, ux2 = 2. 19 ×10 - 3Ω
估计 △ux2
ux2
= 10%。则其自由度为
v ( x2 )
= 50。
3. 1. 3 电测设备引入的不确定度
0℃时不确定度区间的半宽为 100Ω ×0. 004% = 0.
0040Ω ,在区间内可认为是均匀分布 ,故 k = 3, ux3 = 2. 31 ×10 - 3Ω
在 100℃时得单次测量结果得标准差为 : s1 = 3. 48 ×
48
《计量与测试技术 》2008年第 35卷第 3期
10 - 3Ω、s2 = 1. 62 ×10 - 3Ω、s3 = 3. 43 ×10 - 3Ω。合并样本 标准差 sp = 2. 97 ×10 - 3Ω 所以 ux1 = 1. 48 ×10 - 3Ω v
v ( x) = 105
3. 2 ( dR / d t) t的标准不确定度 u dR 的评定
dt t
标准不确定度 u
dR dt
t
,记做 uy 。
dR 的取值是由实验得出的平均值 ,与实际值有
dt t
差异 。
t = 0℃时 , 由实验得出其不 确定 度为 1. 02 ×10 - 3 Ω / ℃,服从正态分布 , k = 3,
ITS-1990国际温标分度工业铂电阻温度计的实验研究
ITS-1990国际温标分度工业铂电阻温度计的实验研究金志军;张金涛;张哲【摘要】长期以来工业铂热电阻均采用Callendar-VanDusen（CVD）方程的方法来分度，标准铂电阻温度计是根据国际温标ITS-1990采用不同温区的内插公式来分度。
在CVD方程和ITS-90温标的内插公式之间存在系统差异。
实验研究及结果表明，将ITS-1990国际温标内差公式的方法用于工业铂电阻温度计是可行的，在0～300℃实验温区、100℃以上采用ITS-1990国际温标分度方法其一致性更好，准确度也明显优于CVD方程的计算结果。
【期刊名称】《计量学报》【年(卷),期】2011(032)B12【总页数】4页(P62-65)【关键词】计量学;工业铂电阻温度计;Callendar-Van;Dusen方程;ITS-90国际温标;内插公式【作者】金志军;张金涛;张哲【作者单位】中国计量科学研究院,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TB9421 引言在现行ITS-1990国际温标中，对于标准铂电阻温度计的分度方法采用不同分温区的内插公式来实现[1,2]。
对于工业铂电阻温度计，现有的国内外标准或规范：如IEC60751-2008[3]工业铂电阻温度计及传感器，JJG229-2010[4]工业铂、铜热电阻检定规程等，其分度方法都采用Callendar-Van Dusen (CVD)方程。
对于采用ITS-1990国际温标的方法分度工业铂电阻温度计，近年来在国际上得到一些机构和学者的关注，并有一些阶段性的结论和研究成果发表[5，6]，但均未见大量的实验数据支撑和后续的工作。
本文通过大量的实验和数据分析，得到一些有意义的结论，对于提高工业铂电阻的测量准确性提出了有建设性的思路。
2 0～420 ℃温区PT100温度传感器的分度实验2.1 实验预处理过程为减小热应力的影响，实验之前先进行退火及冷热冲击循环热处理。
2.1.1 退火处理过程退火过程分为以下4个步骤：(1)测量R0(0 ℃温度计电阻值)；(2)450 ℃退火24 h；(3)再次测量R0，记为R01；(4)退火前后R0值的变化ΔR0须要<0.01 ℃，若超过则重复进行退火实验。
工业铂电阻精确测温的方法
（ 中国测试技术研究 院， 四川 成都 ６０ ２ ） １０ １
摘
要： 工业铂 电阻具有测温准确 ， 定性好等优点。但在实际使用 中许多 Ａ级铂电阻测温准确度并不高 ， 稳 这主要是
因为分度表的选 用不 当造成的 。为满足高精度测量 的要求 ， 我们研究了铂 电阻的测温特性 ， 出一种铂电阻精确测 给
Ａｂ ｔａ ｔ Ｐ ｈ ｓ ｓｒ ｃ ： ＲＴ ａ ｍａ ｙ ｎ ｍｅ ｔ ｕ ｈ ｓ ｉｈ ｉ ｓ ｃ ａ ｈ ｇ ｍｅ ｕ ｅ ｎ ａ ｃ ｒｃ ， ｇ ｏ ｓ ｂ ｌ ｙ ｎ Ｓ ｏ ． Ｈｏ ｅ ｅ ， ｔ ｅ ｒｓ ｓ ａ ｒ ｍｅ ｔ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｄ ｔ ｉ ｔ ａ ｄ Ｏ ｎ ａ ｉ ｗ ｖｒ ｈ
程控制和精密测量。随着科学技术的不断发展及生 产工艺的不断提高 ， 对铂电阻测温准确度的要求也
越 来越 高。
值 尺， 然后得出等价的温度 ￡ 尺 ， 特性如图 １ 其 所示。 图中 尺 ： ｆ 温度为 时铂电阻的电阻测量值 ，。 Ｒ： 温度 为 ０＝ ｃ时的铂电阻测量值，ｔ 。 Ｉ Ｒ Ｒ 为铂电阻的电阻比。 ／ 铂 电阻的分 度表是 由各 国专 家学者 ，对按 照 规
２ 铂 电 阻的测 温 原 理 及分 度 表 的 由来
铂电阻一般由感温元件绝 缘套管， 保护管， 和接线 盒等主要部分组成。 各种铂电阻的外形差异很大胆 是 它们的基本结构却大致相似。 铂电阻是基于金属导体 的电阻值 随温度 的增 加 而增 加这一 特性 来进行 温度
测量 的。即在一定 的温度下 ， 先测量 出铂 电阻 的电阻
儿 Ｕ －Ｉ ． Ｖ
铂电阻测量的是电阻值 ，一般与二次仪表配套 使用 ， 它无论配用什么样的二次仪表 ， 其温度值都是 通过分 度表查得 。 Ａ级 铂 电阻 自身 的测温精 度较 高 ， 稳定性也很好 ，但在使用中许多铂电阻测温准确度 并不高 。经过分析表明这是因为铂电阻分度表的选 用不当造成的。这在一定程度上限制了铂电阻的使 用范围。为避免资源浪费 ， 让铂电阻充分发挥性能 ， 满足高精度测量领域的要求 ， 我们从校准方法着手 ， 结合实际使用情况，对铂电阻的测温结果进行了研 究， 给出提高铂电阻测温准确度的方法。
JJG 229—98工业铂、铜热电阻检定规程
工业铂、铜热电阻检定规程Verification Regulation of Industry Platinum Copper Resistance ThermometersJJG 229—98代替JJG 229—87本检定规程经国家质量技术监督局于1998年5月14日批准，并自1998年10月1日起施行。
归口单位：上海市技术监督局起草单位：上海市计量测试技术研究院本规程技术条文由起草单位负责解释。
本规程主要起草人：宋年兰(上海市计量测试技术研究院)参加起草人：茅静康(上海自动化仪表股份有限公司自动化仪表三厂)忻山宝(上海通控仪表有限公司)曹建群(上海高桥仪表厂)吴淑媛(上海工业自动化仪表研究所)目次一概述二技术要求三检定条件四检定项目和检定方法五检定结果的计算六检定结果处理和检定周期附录1 检定证书背面格式附录2 工业热电阻检定记录单附录3 工业铂热电阻(Pt10)分度表附录4 工业铂热电阻(Pt100)分度表附录5 工业铜热电阻(Cu50)分度表附录6 工业铜热电阻(Cu100)分度表工业铂、铜热电阻检定规程本规程适用于新制造、使用中和修理后的使用温度为－200～＋850℃部分或整个范围内的工业热电阻(以下简称热电阻)和感温元件检定。
一概述适合本规程的铂热电阻的电阻—温度关系如下：对于－200～0℃的温度范围R(t)＝R(0℃)·［1＋At＋Bt2＋C(t－100℃)t3］(1) 对于0～850℃的温度范围R(t)＝R(0℃)(1＋At＋Bt2)(2) 式中：R(t)——在温度为t时铂热电阻的电阻值，Ω；t——温度，℃；R(0℃)——在温度为0℃时铂热电阻的电阻值，Ω；A——常数，其值为3.9083×10－3℃－1；B——常数，其值为－5.775×10－7℃－2；C——常数，其值为－4.183×10－12℃－4。
适合本规程的铜热电阻的电阻—温度关系如下：对于－50～150℃的温度范围R(t)＝R(0℃)·［1＋αt＋βt(t－100℃)＋γt2(t－100℃)］(3) 式中：α——电阻温度系数，其值为4.280×10－3，℃－1；β——常数，其值为－9.31×10－8℃－2；γ——常数，其值为1.23×10－9℃－3。
工业铂电阻的特点及校准方法
Fluke Calibration
6
问题1：
•新规程为什么强调水三相点？
Fluke Calibration
7
规程变化的核心——标准铂电阻
• 标准铂电阻
实验室最高标准 无应力，纯铂，充分退火制成，易碎，机械振动是最大影响 每年送检的二等标准铂电阻有大量比例超差！
4
第一点重要变化 – 铂电阻级别
• 扩展了级别 −增加了AA级和C级(原来是A和B级)。AA级准确度±0.1℃
Fluke Calibration
5
第二点重要变化 – 实测Rtp
• 检定AA和A级工业铂电阻——必须实测三相点值Rtp
−二等标准铂电阻必须实测Rtp值，且测试结果参与计算 −以前标准器只需要送检，检定时使用送检证书上的Rtp值 2010年版规定：
准确度
分辨率
不满足
不满足
不满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
满足
Fluke Calibration
18
新规程带来的影响
• 涉及的用户
−所有已经和即将开展工业铂电阻检定或标准水银温度计检定的单位
• 设备更新需求
−没有水三相点无法建标或通过标准复核
必须使用水三相点，实测二等标准铂电阻的Rtp值进行计算
21
用户面临的选择
• 降低标准级别
保持原系统，只检定B级和C级，不检A级及AA级。 降级？是否可行？
• 全面更新至新系统
热电阻、热电偶一起考虑
• 热电阻部分升级
保留原系统检定热电偶、B级和C级热电阻 更新热电阻检定系统（测温仪表、恒温槽、软件） 补充水三相点
国家开放大学-传感器与测试技术实验报告——热电阻
安装方法对热电阻的安装，应注意有利于测温准确，安全可靠及维修方便，而且不影响设备运行和生产操作。
要满足以上要求，在选择对热电阻的安装部位和插入深度时要注意以下几点：1、为了使热电阻的测量端与被测介质之间有充分的热交换，应合理选择测点位置，尽量避免在阀门，弯头及管道和设备的死角附近装设热电阻。
2、带有保护套管的热电阻有传热和散热损失，为了减少测量误差，热电偶和热电阻应该有足够的插入深度：1）对于测量管道中心流体温度的热电阻，一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装)。
如被测流体的管道直径是200毫米，那热电阻插入深度应选择100毫米；2）对于高温高压和高速流体的温度测量(如主蒸汽温度)，为了减小保护套对流体的阻力和防止保护套在流体作用下发生断裂，可采取保护管浅插方式或采用热套式热电阻。
浅插式的热电阻保护套管，其插入主蒸汽管道的深度应不小于75mm；热套式热电阻的标准插入深度为100mm。
3）假如需要测量是烟道内烟气的温度，尽管烟道直径为4m，热电阻插入深度1m即可。
4）当测量原件插入深度超过1m时，应尽可能垂直安装,或加装支撑架和保护套管。
安装注意1、热电阻应尽量垂直装在水平或垂直管道上，安装时应有保护套管，以方便检修和更换。
2、测量管道内温度时，元件长度应在管道中心线上(即保护管插入深度应为管径的一半)。
3、温度动圈表安装时，开孔尺寸要合适，安装要美观大方。
4、高温区使用耐高温电缆或耐高温补偿线。
5、要根据不同的温度选择不同的测量元件。
一般测量温度小于400℃时选择热电阻。
6、接线要合理美观，表针指示要正确。
主要区别热电偶与热电阻均属于温度测量中的接触式测温，尽管其作用相同都是测量物体的温度，但是他们的原理与特点却不尽相同。
热电偶是温度测量中应用最广泛的温，他的主要特点就是测温范围宽，性能比较稳定，同时结构简单，动态响应好，更能够远传4-20mA电信号，便于自动控制和集中控制。
热电偶的测温原理是基于热电效应。
提高工业铂电阻温度计的测量准确度
Ｒ ＝［ １ ２ Ｒ …Ｒ ］ Ｒ
工业铂 电阻温 度计 主要 用 于 生 产 中 的测 温 ， 测量 其 范 围为 一 ０ ￣ 一 ＋ ５ ℃ 。由于 金 属铂 的 复现 性 好 ， ２ ０Ｃ ８０ 因
１ １ ｔ （ —０） Ｉ ｔ ； ｔ １ １ ０
Ｗ ＝ Βιβλιοθήκη 此， 当铂 电阻温度计 经 检定符 合各 项技术 指标 时 ， 可 以 则 使用 统一 的铂 热 电阻 分度 表 ， 而不 必 在 每个 温 度 点 上进
熊 朝 晖 …． ， ’Ｉ
（ 中国工程物理研究 院计量测试 中心 ， 四川 绵 阳 ６ １０ ） ２ ９０
摘 要： 本文介绍 了一种通过计算特征系数和利用 Ａ Ｃ Ｓ 数据库提高铂电阻温度计的测量 准确度 的方法 。 Ｃ ＥＳ
关键词 ： 分度表 ； 征系数 ； 特 数据库
１ 引 言
ｔ ｐ＝ ［ ］ ｑ ； ｅ ｍ Ｗ ｋ ［ ］ Ｗ ｍ］ ｑ ｔ ｐ ［ ［ ］＝ｅ ； ｍ
维普资讯
熊朝 晖 ： 高工 业 铂 电 阻温 度 计 的测 量 准 确 度 提
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ｒ ｅ ｅ Ｔａ ｌ Ｐ ｂ ｅ ＲＴ Ｃｅ ｔｗｈ ｒ
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ｉ ＝４ ； ｎｔｎ
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工业铂热电阻温度计分度新方法提出
为提高工业铂热电阻测温准确性和稳定性，中国计量科学研究院近日提出了一种新的分度工业铂热电阻方法国际温标分度法，并通过专家验收。
该方法为分度工业热电阻，制作高精度数字温度计、高精度温度传感器提供了一种新思路和方式，填补了国内空白。
工业铂电阻温度计是一种被广泛使用的测温仪器。
长期以来，国内外相关标准或技术规范中普遍采用CVD方程的计算方法对其进行检定分度。
但采用CVD方程检定分度的工业铂电阻温度计准确度不高、稳定性低、不确定度较大，无法作为传递标准使用。
为此，多数工业测温领域或要求不高的实验室只能采用精度较高的标准铂电阻温度计作为溯源传递标准，但实际工业测温领域由于各种条件限制，标准铂电阻温度计无法使用，使得温度量值传递和溯源在这些地方无法实现，不能开展实际的计量校准工作。
课题负责人、该研究院副研究员金志军介绍说，课题主要研究采用ITS-1990国际温标定义的内插公式，对工业铂热电阻温度计进行检定分度的可行性，并与普遍采用的CVD方程给出的温度—电阻关系计算结果相比较，进而给出二者存在的差异，探讨建立精密工业铂电阻温度计作为传递标准的途径与方法。
通过对不同型号、不同厂家制造的多支工业铂热电阻在不同温区分别开展研究和分析，给出每支温度计的实验结果、数据曲线及采用两种不同方法分度所引起的测量误差。
实验证明：ITS-1990国际温标的内插方法用于工业铂热电阻温度计是可行的，与CVD 方程用于工业铂电阻检定分度的计算方法相比，具有较好的准确性和一致性。
此前，意大利和加拿大的国家计量技术机构进行了采用国际温标内插公式研究工业铂电阻分度方法的工作。
专家认为，提高工业电阻测温准确性和稳定性的传统手段都在元件纯度、封装技术、制作流程上下功夫；该课题则从计算方法上给出了新思路，为精密铂电阻和工业铂电阻在我国温度量值传递和溯源体系的完善奠定了基础，可广泛应用于工业铂电阻的测温领域。