制作高精度數(shù)字溫度計(jì)和溫度傳感器有了新思路

　　日前，記者從中國計(jì)量科學(xué)研究院了解到，為提高工業(yè)電阻溫度計(jì)測(cè)溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，該院提出了一種新的分度工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)的方法——國際溫標(biāo)分度法，并通過專家驗(yàn)收。該方法為分度工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)制作高精度數(shù)字溫度計(jì)、高精度溫度傳感器提供了一種新思路和方式，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。

　　據(jù)了解，工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)是一種應(yīng)用廣且數(shù)量大的測(cè)溫儀器，幾乎在各個(gè)涉及溫度測(cè)量的行業(yè)和部門都有使用。以熱能表配對(duì)溫度傳感器為例，目前我國每年僅用于熱能表溫度傳感器的工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)數(shù)量超過600萬支，其測(cè)量準(zhǔn)確性對(duì)于熱能表的熱量計(jì)量至關(guān)重要。但由于生產(chǎn)工藝和檢測(cè)技術(shù)的不完善，大量工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確性還不能得到科學(xué)衡量，其所特有的良好線性關(guān)系、穩(wěn)定性好、精度較高等優(yōu)點(diǎn)并沒有得到充分的發(fā)掘和深入細(xì)致的研究。

　　中國計(jì)量科學(xué)研究院副研究員金志軍介紹，國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)范中普遍采用CVD(Callendar-VanDusen)方程的計(jì)算方法對(duì)工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行計(jì)量檢測(cè)。但該方法存在準(zhǔn)確度不高、穩(wěn)定性低、不確定度較大等問題，使得工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)無法作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)使用。為此，多數(shù)工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域或要求不高的計(jì)量站、檢測(cè)中心等只能采用標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)或標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)作為溯源傳遞標(biāo)準(zhǔn)，這兩種方法已不能滿足實(shí)際需要。在實(shí)際工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域，由于各種條件限制，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)常常無法使用;而水銀溫度計(jì)使用煩瑣且對(duì)人身健康及環(huán)境存在潛在危害和污染，歐洲、美國已相繼表明將逐漸取消水銀溫度計(jì)的使用。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和水銀溫度計(jì)的弊端使得溫度量值傳遞和溯源在工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域無法實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響了溫度測(cè)量和實(shí)驗(yàn)的正常進(jìn)行。在此情況下，建立科學(xué)合理、適用的工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)標(biāo)準(zhǔn)顯得非常迫切和必要。為解決這一問題，中國計(jì)量科學(xué)研究院于2010年開始了相關(guān)研究。

　　金志軍介紹，該課題主要研究采用ITS-1990國際溫標(biāo)定義的內(nèi)插公式對(duì)工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)進(jìn)行定義賦值的可行性，并與普遍采用的CVD方程給出的溫度-電阻關(guān)系計(jì)算結(jié)果相比較，進(jìn)而給出二者存在的差異，探討建立精密工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的途徑與方法。通過不同型號(hào)、不同廠家制造的多支工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)在不同溫區(qū)分別開展研究和分析，給出每支溫度計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、數(shù)據(jù)曲線及采用兩種不同方法分度所引起的測(cè)量誤差。實(shí)驗(yàn)證明：ITS-1990國際溫標(biāo)的內(nèi)插方法用于工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)是可行的，與傳統(tǒng)的CVD方程用于工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)檢定分度的計(jì)算方法相比，具有較好的準(zhǔn)確性和一致性。

　　此前，提高工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)測(cè)溫準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性的手段主要為提高元件純度、改善封裝技術(shù)、改進(jìn)制作流程等，該課題則從計(jì)算方法上給出了一種新思路與新方法，為精密工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)在我國溫度量值傳遞和溯源體系的完善奠定了基礎(chǔ)。可廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫領(lǐng)域，對(duì)于提高測(cè)量準(zhǔn)確性、建立工業(yè)鉑熱電阻溫度計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫體系、水銀溫度計(jì)的替代研究等有重要意義。