美國福祿克公司

2010年9月6日，新的JJG229-2010《工業(yè)鉑、銅熱電阻檢定規(guī)程》正式公布，同時，新的JJG161-2010 《標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計檢定規(guī)程》也正式公布。這兩個規(guī)程于2011 年3 月6 日開始正式實施。

這兩個新的檢定規(guī)程和舊的規(guī)程相比有哪些變化？對檢定工作究竟有哪些實際的影響？對此做一個簡單的介紹和分析。

1 JJG229-2010 的主要變化

1.1 鉑電阻等級的變化

隨著工業(yè)的發(fā)展，對溫度測量的準(zhǔn)確度要求有所提高。因此在新的規(guī)程里，對舊版規(guī)程中的A、B兩個等級的工業(yè)鉑電阻中增加了AA 級和C 級工業(yè)鉑電阻。

1.2 水三相點值的測量

對于工業(yè)鉑電阻的檢定，舊規(guī)程規(guī)定使用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)器來檢定A 級和B級工業(yè)鉑電阻，二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻只要送檢，符合要求即可。在誤差計算中直接使用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻送檢證書上的水三相點值。而在新的規(guī)程中，這一點做了很大的修改。作為標(biāo)準(zhǔn)器的二等鉑電阻除了需要送檢合格之外，在檢定工業(yè)AA 級和A 級鉑電阻之前，必須再次實測二等鉑電阻的水三相點值，而使用這個實測值進(jìn)行最后的數(shù)據(jù)計算。

1.3 測溫儀表準(zhǔn)確度指標(biāo)的變化

9210 迷你型水三相點維護(hù)裝置

1560 型堆棧式測溫儀

由于需要直接測量二等鉑電阻的水三相點值，同時AA 級鉑電阻的準(zhǔn)確度要求也比較高。因此要求測溫儀的準(zhǔn)確度更高。所以新規(guī)程的要求是，檢定A 級和AA 級鉑電阻時要使用0.005 級及以上測溫儀，也就是測溫儀表的準(zhǔn)確度是5×10-5。由于實際測量的是電阻值，因此應(yīng)該理解為電阻的測量準(zhǔn)確度。目前多使用的是通用六位半和七位半臺式數(shù)字多用電表。這些數(shù)字多用電表給出的最佳準(zhǔn)確度實際上是直流電壓的測量準(zhǔn)確度，而其電阻測量的準(zhǔn)確度幾乎無一例外都大于這個值。

1.4 結(jié)果的計算和評價

1998 年版工業(yè)鉑電阻規(guī)程中，對于R0 和R100的計算，大量使用了電阻相對于溫度的微分值，如dR/dt，算法顯得繁瑣。2010 版規(guī)程中，使用電阻比W 值來描述，公式更加簡單。這里值得一提的是，公式的修改給部分人員造成迷惑，以為計算方法變了，計算結(jié)果也不同了。實際上，雖然計算公式在形式上有所改變，但前后兩版的公式實際上是可以互相推導(dǎo)出來的，計算得到的結(jié)果是相同的。

在對計算結(jié)果的評價上，新規(guī)程有了明顯的變化。以前主要是看α值是否合格，新版規(guī)程不僅要評價α值，同時也要評價R0和R100，三個值都合格才算合格。這實際上提高了對于工業(yè)鉑電阻的要求，有利于保證工業(yè)生產(chǎn)中溫度測量的準(zhǔn)確性。

2 JJG161-2010 的主要變化

2.1 等級合并，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

JJG161-2010替代了原有的一等和二等標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計規(guī)程，將二者合為一體，并進(jìn)行了修訂。也就是說以后不再有一等水銀和二等水銀的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一合并稱為標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計。檢定標(biāo)準(zhǔn)器統(tǒng)一為二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)器測溫儀表的準(zhǔn)確度提高

對于標(biāo)準(zhǔn)器二等鉑電阻的電測儀器測量相對誤差的要求從原版規(guī)程的1×10-4提高到3×10-5，因為溫度測量儀表是用來檢測二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的水三相點值，因此同樣要理解成電阻測量的準(zhǔn)確度。

2.3 水三相點值的測量

新版水銀溫度計規(guī)程要求必須配備水三相點測量裝置，來實測標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的Rtp值，并且要求使用實測的Rtp計算實際溫度。這一點和新的鉑銅熱電阻的規(guī)程相同，只是準(zhǔn)確度更加高。

3 新規(guī)程對設(shè)備和儀表產(chǎn)生的影響

3.1 配備水三相點

如果要檢定A 和AA 級工業(yè)鉑電阻，必要條件就是需要配備水三相點，用來實測二等鉑電阻的水三相點值，這樣才能檢定AA 和A 級鉑電阻。實測的水三相點值要參與接下來的誤差計算。因此如果沒有水三相點設(shè)備（包括測量儀表）的計量單位，今后就不能檢定AA 級和A 級工業(yè)鉑電阻了，或者說不能建標(biāo)檢定AA 和A 級。

3.2 電測儀器的準(zhǔn)確度要高

由于兩個新的規(guī)程都要求實測二等鉑電阻標(biāo)準(zhǔn)器的水三相點值，因此對電測儀器的準(zhǔn)確度要比以前高很多。規(guī)程中規(guī)定，鉑電阻規(guī)程要求是5×10-5，水銀溫度計是3×10-5。目前大部分的鉑電阻檢定系統(tǒng)中使用的都是數(shù)字多用電表，而不是專用的測溫儀。如果使用數(shù)字多用電表，根據(jù)規(guī)程要求，其分辨力達(dá)到0.1 mΩ 的電阻值，所以必須要使用七位半以上的數(shù)字多用電表。而且，即便是分辨力達(dá)到七位半，也不代表其電阻測量準(zhǔn)確度能達(dá)到0.005級（即5×10-5）的水平。所以，評價測溫儀表是否滿足新規(guī)程的要求，除了滿足一年期電阻準(zhǔn)確度5×10-5的要求之外，還有分辨力的要求。

3.3 對于水銀溫度計檢定

由于取消了一等和二等的劃分，且必須全部使用二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻作為標(biāo)準(zhǔn)器來對水銀溫度計進(jìn)行檢定。同樣，如果建標(biāo)檢定水銀溫度計，需要配置水三相點以及滿足3 ×10-5的測溫儀表。這樣儀表測量準(zhǔn)確度的要求就高于鉑電阻規(guī)程的要求。

根據(jù)上面的介紹，這里的關(guān)鍵點就是兩個：第一是建標(biāo)必須有水三相點。第二測溫儀表必須達(dá)到5×10-5（高于鉑電阻）或3×10-5（水銀溫度計）。其實規(guī)程中還要求測溫儀表需要有換向測量的功能。所以基于上面的要求，目前市場上的六位半、七位半臺式數(shù)字多用電表都無法滿足要求。因此可以的選擇就是八位半數(shù)字多用電表或者專用的測溫儀。所以通過七位半數(shù)字多用電表達(dá)到新規(guī)程的要求基本上是不可能的。

7321 沈井臺式恒溫槽

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4 現(xiàn)狀以及選擇

4.1 現(xiàn)狀

目前大部分檢測機(jī)構(gòu)所選擇的國內(nèi)的溫度檢定系統(tǒng)大都是熱電偶和工業(yè)鉑電阻在一起的系統(tǒng)。少數(shù)檢測機(jī)構(gòu)的熱電偶和鉑電阻檢定系統(tǒng)是分別獨立的。目前國內(nèi)大約有10 家以上的公司可以提供這類溫度檢定系統(tǒng)。所有這些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上基本一樣，包括高溫爐、恒溫槽、數(shù)字多用電表、開關(guān)等。而這些基本的設(shè)備很多都不是自己生產(chǎn)，而是從第三方公司采購而來的。這些公司只是將其這些產(chǎn)品集成在一起，編寫一個軟件而已。因此，目前市場上所有使用數(shù)字多用電表的溫度檢定系統(tǒng)沒有一個是可以滿足新的規(guī)程對A 和AA 級鉑電阻檢定要求。此外這些公司也不提供水三相點。有些供應(yīng)商聲稱可以更換系統(tǒng)中的數(shù)字多用電表升級來滿足新規(guī)程的要求，從前面的分析看是不現(xiàn)實的，或者是不可能的，除非更換八位半數(shù)字多用電表，其代價是接近10 萬人民幣的價格或者更高，此外沒有其他的選擇。

4.2 選擇

1) 更換整個系統(tǒng)，包括熱電偶和鉑電阻，例如采用福祿克的溫度檢定系統(tǒng)。

2) 更換鉑電阻檢定部分，因為新規(guī)程只涉及工業(yè)鉑電阻，所以可以用原來的系統(tǒng)繼續(xù)做熱電偶的檢定，而采用新的系統(tǒng)，例如福祿克的鉑電阻檢定系統(tǒng)來支持新的規(guī)程。

3) 還有一個選擇就是降級A 級鉑電阻至B 極，今后不再使用A 級以上的鉑電阻。這樣就無需升級測溫儀以及增加水三相點。但是對那些專業(yè)的計量單位，例如省計量院或者市計量所，這種選擇肯定是不適合的。

5 選型注意事項

5.1 水三相點問題

水三相點由兩部分組成，水三相點瓶和保存裝置。瓶子是用來凍制水三相點，凍制好了以后放入保存裝置保存。從體積來說，水三相點有大型和小型之分。大型水三相點插入深度深，保存的時間相對長，主要用于一等鉑電阻和二等鉑電阻的檢定。通常體積大，只能在實驗室使用，價格相對比較貴。小型的水三相點體積小，瓶子也相對小，保存時間短，使用方便，可以帶到現(xiàn)場使用，價格相對便宜。針對新的鉑電阻檢定規(guī)程的要求，小型水三相點就足以滿足要求，并且較大型水三相點使用更加方便。

關(guān)于水三相點的選擇主要考慮實用的問題。因為多年以前不少用戶曾經(jīng)配備過水三相點瓶，但是后來都放棄，沒有再使用。其重要原因就是不夠?qū)嵱?。如果是選擇大型水三相點，其主要目的是檢定（注意不是檢測或者監(jiān)測）一等或者二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計。大型水三相點的制作時間通常比較長，也顯得繁瑣一些。因此，如果凍制一次可以堅持30 d甚至60 d的時間，就比較實用?，F(xiàn)在有些水三相點好像制作起來挺簡單，但是實際上制作時需要4 h，再加上穩(wěn)定時間1～2 h，加起來需要6～7 h以上才能使用，而保存時間也只有2 d，那么這就顯示不很實用，最終也就會放棄不用了。

1594 超級精密電阻測溫儀

如果是選擇小型水三相點，其凍制時間在1 h以內(nèi)或者更短，保存時間在5 h，那么每天用，每天凍制就顯示非常方便。福祿克目前提供兩種水三相點方案，大型或者小型。大型的用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的檢定，凍制需要1 d（達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)），可以保存至少30 d，最長可達(dá)60 d以上。小型的水三相點主要是用于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的檢測和監(jiān)測，凍制只需要0.5 h，保存時間在5 h以上。因此當(dāng)天制作當(dāng)天用，非常方便，也特別適合于兩個新規(guī)程的要求。

5.2 測溫儀的問題

根據(jù)新的規(guī)程，目前市場上的所有六位半數(shù)字多用電表，包括七位半的數(shù)字多用電表，其電阻的測量準(zhǔn)確度都不能滿足新規(guī)程關(guān)于AA 和A 級鉑電阻以及水銀溫度計新規(guī)程檢定的要求。因此只能重新考慮測溫儀表。

關(guān)于測溫儀表大體有三種選擇：

第一種選擇是繼續(xù)選擇通用型的數(shù)字多用電表。由于新規(guī)程的要求比較高，因此可以選擇的數(shù)字多用電表不是很多，目前主要就是八位半的數(shù)字多用電表。當(dāng)然最理想的是福祿克的8508A。這是一款計量專用數(shù)字多用電表，它具有很多專門用于計量的功能。所以不論是電學(xué)還是熱工，它都是最好的選擇。它除了是目前世界上準(zhǔn)確度最高的數(shù)字多用電表之外，還內(nèi)置了很多專門用于鉑電阻溫度測試的功能。例如三四線測量，輸入溫度的參數(shù)，內(nèi)置ITS90 溫標(biāo)，顯示溫度等。由于其價格相對比較貴，因此比較適合于省計量院熱工所，地市級計量所熱工室使用。而企業(yè)內(nèi)的計量部門可以選擇價格適中的儀表。

第二種選擇是選擇專用的測溫儀。由于數(shù)字多用電表不是專用的測溫儀表，所以考慮到準(zhǔn)確度和方便性，可以直接選擇專用的測溫儀，例如福祿克的1529、1560等。由于這些儀表是專門為溫度測量所設(shè)計的，其準(zhǔn)確度、顯示、數(shù)據(jù)的處理等都完全滿足測溫以及溫度檢定規(guī)程的要求。這些儀表之間的主要區(qū)別就是通道數(shù)量的多少、是否有數(shù)據(jù)存儲、曲線繪制等。如果是專業(yè)的溫度計量實驗室，首選是專用的測溫儀，而不是數(shù)字多用電表，因其可以滿足很多季候的各種計量校準(zhǔn)需求以及適應(yīng)規(guī)程的變化。

第三種選擇是選擇更加高級的測溫儀表，包括電橋或者電橋級別的測溫儀。這類儀表通常都超出了新的鉑電阻檢定規(guī)程的需要，主要是用來檢定一等和二等標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻所需要的昂貴測溫儀表。由于高等級電橋（通常價格在40萬人民幣以上，考慮外置標(biāo)準(zhǔn)參考電阻和恒溫槽等，總體價格在50萬人民幣以上），操作復(fù)雜，測量的速度很慢，所以要考慮其實用性。而低于30萬人民幣的普通測溫電橋基本上就無需考慮。福祿克最新的超級測溫電橋是采用最新一代技術(shù)而研制出來的新型測溫，徹底改變了傳統(tǒng)電橋的操作復(fù)雜、測量速度慢等缺點，所以具有極高的性能價格比。

5.3 推薦方案

針對最新的規(guī)程，福祿克計量校準(zhǔn)部特別定制了兩個方案（見表1），可以供不同的用戶根據(jù)自己的工作性質(zhì)、工作量以及經(jīng)費進(jìn)行選擇。

表1 選擇方案

以上方案均采用小型水三相點瓶，其特點是自動凍制，隨用隨凍，且插入深度足夠；測溫儀表攜帶方便，可以在現(xiàn)場檢定。

福祿克提供的方案遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這兩個，如果需要更高的準(zhǔn)確度，更多的通道等，還可以選擇大型水三相點瓶及其保存裝置，以及多通道多功能的堆棧式測溫儀1560。

1502A 便攜式測溫儀