經(jīng)長期研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計漂移的因素有污染、氧化、機械沖擊等，本文通過污染、氧化、機械沖擊對標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計性能的影響研究和金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計穩(wěn)定性對比，對用戶如何選用金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計提供建議。
1、污染對標(biāo)注鉑電阻溫度計性能的影響研究
以往多數(shù)技術(shù)文獻(xiàn)中都建議石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計不能暴露在＞500℃的廉金屬環(huán)境中，根據(jù)最新研究表明：石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在＜660℃或＞850℃的的廉金屬環(huán)境中都不會被污染，同時專家建議石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計退火可在石墨塊或＞660℃氧化鋁塊中進行。
金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計可以使用在＜675℃的廉金屬環(huán)境中，昌暉儀表的生產(chǎn)工藝可防止金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(型號WZPB-9)感溫元件的鉑絲受到金屬管的污染。假如在工作期間元件密封不好，金屬管緩慢氧化，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計護管內(nèi)氧氣的減少將會造成氧分壓隨時間變化，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計就會被污染了。
圖1 金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的污染現(xiàn)象
圖2 石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的污染現(xiàn)象
如果標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計被污染，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的Rtp將會增加，任何凝固點的電阻比W都會下降。通過給標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計退火通常不能完全恢復(fù)Rtp和W，那么被污染的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計可能不能滿足ITS-90溫標(biāo)的技術(shù)要求。金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計被污染后，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在非常短時間內(nèi)即出現(xiàn)大幅漂移，石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的漂移有個漸進的過程，如圖1和圖2所示。
2、鉑絲氧化對標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計性能的影響研究
上世紀(jì)70年代Berry研究發(fā)現(xiàn)：在-40~500℃溫度范圍內(nèi)鉑會發(fā)生氧化。在300-500℃溫度范圍內(nèi)，氧氣壓≤5kPa時，溫?zé)崆鍧嶃K絲上產(chǎn)生三維(3D)形式的二氧化鉑(PtO2)；在-40~300℃溫度范圍內(nèi)，氧氣壓≤0.1kPa時，溫?zé)崆鍧嶃K絲上產(chǎn)生二維(2D)形式的鉑氧化物。當(dāng)清潔鉑絲被氧化后，部分橫截面被氧化薄膜所取代，其電阻會增加。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在較低溫度范圍內(nèi)的溫度漂移主要是由鉑氧化物引起的。
昌暉儀表一直在關(guān)注金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計內(nèi)部測溫元件的鉑絲氧化情況，持續(xù)研究和長期統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：隨著護管金屬緩慢氧化，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計護管內(nèi)氧氣的減少將引起氧分壓隨著時間變化，而石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計內(nèi)的氧分壓則保持不變。
昌暉儀表在生產(chǎn)金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計時充分研究和考慮過氧化會產(chǎn)品性能的影響：如果金屬管和感溫元件不是單獨密閉封裝，過高的氧分壓會引起感溫元件的鉑絲氧化，而過低氧分壓會導(dǎo)致鉑絲被污染。同時因金屬護管緩慢氧化也會導(dǎo)致金屬標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計內(nèi)部的氧氣減少，在一定時期的工作之后，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計內(nèi)的氧氣成分就是未知，這會顯著影響金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計性能。所以昌暉儀表生產(chǎn)金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計時是將護管和感溫元件分別獨立密封的，比不是部分用戶認(rèn)為的金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計就是多套套一根金屬管那么簡單！護管和感溫元件分別獨立密封的結(jié)構(gòu)可以解決金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計鉑絲污染和鉑氧化之間的矛盾，金屬保護管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的長期穩(wěn)定性可達(dá)到圖3所示的水平。
圖3 金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在水相點的長期穩(wěn)定性測試
3、機械沖擊對標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計性能的影響研究
云南昌暉儀表制造有限公司一直在提醒用戶：較大沖擊、振動或其他任何形式的加速度都會直接引起金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計管腔彎曲、元件支架變形、鉑絲脫落、鉑絲變形等問題，產(chǎn)生的應(yīng)力會改變其溫度-電阻特性。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻上的應(yīng)力通常會增大電阻值，降低水三相點以上的W值或增大水三相點以下的W值，較小沖擊造成的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的漂移可以通過退火來消除；過大的沖擊如果造成元件上的鉑絲脫落或物理損壞，直接造成Rtp電阻值超差或報廢。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計出廠時經(jīng)過退火處理，內(nèi)部鉑絲變得非常軟，用戶使用、運輸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計時都需要格外小心。
4、關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計重新校準(zhǔn)結(jié)果的調(diào)查
FLUKE專家調(diào)查了Hart Scientific校準(zhǔn)的大量金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計，至少對4個1年期間隔進行了調(diào)查。這些標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計來自全球不同生產(chǎn)廠家，結(jié)構(gòu)各不相同。研究者以8支石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計和11支金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計做為樣本，研究這些標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻的Rtp的漂移情況，調(diào)查結(jié)果讓人吃驚：許多標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計的Rtp漂移在至少一個校準(zhǔn)周期內(nèi)超過了10mK，少數(shù)甚至漂移高達(dá)50mK；調(diào)查還發(fā)現(xiàn)Rtp在某個間隔內(nèi)的跳躍肯非常明顯，而在另一個價格內(nèi)卻相當(dāng)穩(wěn)定或至少是可以接受的。
圖4 石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在例行校準(zhǔn)間隔內(nèi)的Rtp漂移
圖5 金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在例行校準(zhǔn)間隔內(nèi)的Rtp漂移
從圖4和圖5可知：石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計長期穩(wěn)定性優(yōu)于金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計，研究者推測是用戶擔(dān)心石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計易碎，認(rèn)為金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計更耐碰而善待石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計造成的。無論哪一種標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻鉑電阻溫度計，它的性能都會受到鉑氧化、污染和機械沖擊等因素的影響，昌暉儀表建議用戶在使用過程中應(yīng)經(jīng)常檢查水三相點電阻值Rtp，編制一個控制圖表，說明標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計在什么時間應(yīng)該重新校準(zhǔn)，中間檢查對正確維護標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計，延長其使用壽命非常關(guān)鍵。
從以上的數(shù)據(jù)不難看出，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計比石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計稍耐磕碰，不易損壞，在廉金屬環(huán)境中使用不容易被污染，穩(wěn)定性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性不及石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計，金屬保護管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計通常作為二等標(biāo)準(zhǔn)或精密測溫使用；石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計石英管易碎，在干式爐、金屬比較塊等檢定爐中使用時石英容易被污染析晶而導(dǎo)致溫度計不合格，但石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計穩(wěn)定性、重復(fù)性和準(zhǔn)確性極高，可達(dá)到最高水平的溫度測量，在國際溫度標(biāo)準(zhǔn)傳遞中作為基準(zhǔn)溫度計、一等標(biāo)準(zhǔn)和二等標(biāo)準(zhǔn)使用.兩種產(chǎn)品各有優(yōu)缺點，使用者根據(jù)實際應(yīng)用情況來決定。
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