經(jīng)長(zhǎng)期研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)漂移的因素有污染、氧化、機(jī)械沖擊等，本文通過(guò)污染、氧化、機(jī)械沖擊對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)性能的影響研究和金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)穩(wěn)定性對(duì)比，對(duì)用戶如何選用金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)提供建議。
1、污染對(duì)標(biāo)注鉑電阻溫度計(jì)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(jì)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(jì)在＜660℃或＞850℃的的廉金屬環(huán)境中都不會(huì)被污染，同時(shí)專家建議石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)退火可在石墨塊或＞660℃氧化鋁塊中進(jìn)行。
金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)(型號(hào)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(jì)護(hù)管內(nèi)氧氣的減少將會(huì)造成氧分壓隨時(shí)間變化，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)就會(huì)被污染了。
圖1 金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的污染現(xiàn)象
圖2 石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的污染現(xiàn)象
如果標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)被污染，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的Rtp將會(huì)增加，任何凝固點(diǎn)的電阻比W都會(huì)下降。通過(guò)給標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)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(jì)和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)被污染后，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在非常短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)大幅漂移，石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的漂移有個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程，如圖1和圖2所示。
2、鉑絲氧化對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(huì)發(fā)生氧化。在300-500℃溫度范圍內(nèi)，氧氣壓≤5kPa時(shí)，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(shí)，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(huì)增加。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)內(nèi)部測(cè)溫元件的鉑絲氧化情況，持續(xù)研究和長(zhǎng)期統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：隨著護(hù)管金屬緩慢氧化，金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)護(hù)管內(nèi)氧氣的減少將引起氧分壓隨著時(shí)間變化，而石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)時(shí)充分研究和考慮過(guò)氧化會(huì)產(chǎn)品性能的影響：如果金屬管和感溫元件不是單獨(dú)密閉封裝，過(guò)高的氧分壓會(huì)引起感溫元件的鉑絲氧化，而過(guò)低氧分壓會(huì)導(dǎo)致鉑絲被污染。同時(shí)因金屬護(hù)管緩慢氧化也會(huì)導(dǎo)致金屬標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)內(nèi)部的氧氣減少，在一定時(shí)期的工作之后，標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)內(nèi)的氧氣成分就是未知，這會(huì)顯著影響金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)性能。所以昌暉儀表生產(chǎn)金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)是將護(hù)管和感溫元件分別獨(dú)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(jì)就是多套套一根金屬管那么簡(jiǎn)單！護(hù)管和感溫元件分別獨(dú)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(jì)鉑絲污染和鉑氧化之間的矛盾，金屬保護(hù)管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的長(zhǎng)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(jì)在水相點(diǎn)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性測(cè)試
3、機(jī)械沖擊對(duì)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(dòng)或其他任何形式的加速度都會(huì)直接引起金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)管腔彎曲、元件支架變形、鉑絲脫落、鉑絲變形等問(wèn)題，產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)改變其溫度-電阻特性。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻上的應(yīng)力通常會(huì)增大電阻值，降低水三相點(diǎn)以上的W值或增大水三相點(diǎn)以下的W值，較小沖擊造成的標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的漂移可以通過(guò)退火來(lái)消除；過(guò)大的沖擊如果造成元件上的鉑絲脫落或物理?yè)p壞，直接造成Rtp電阻值超差或報(bào)廢。標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)出廠時(shí)經(jīng)過(guò)退火處理，內(nèi)部鉑絲變得非常軟，用戶使用、運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)時(shí)都需要格外小心。
4、關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)和石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，至少對(duì)4個(gè)1年期間隔進(jìn)行了調(diào)查。這些標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)來(lái)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(jì)和11支金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)的Rtp漂移在至少一個(gè)校準(zhǔn)周期內(nèi)超過(guò)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(gè)間隔內(nèi)的跳躍肯非常明顯，而在另一個(gè)價(jià)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(jì)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(jì)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(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)于金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，研究者推測(cè)是用戶擔(dān)心石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)易碎，認(rèn)為金屬管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)更耐碰而善待石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)造成的。無(wú)論哪一種標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻鉑電阻溫度計(jì)，它的性能都會(huì)受到鉑氧化、污染和機(jī)械沖擊等因素的影響，昌暉儀表建議用戶在使用過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常檢查水三相點(diǎn)電阻值Rtp，編制一個(gè)控制圖表，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)在什么時(shí)間應(yīng)該重新校準(zhǔn)，中間檢查對(duì)正確維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)，延長(zhǎng)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(jì)比石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(jì)，金屬保護(hù)管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)通常作為二等標(biāo)準(zhǔn)或精密測(cè)溫使用；石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)石英管易碎，在干式爐、金屬比較塊等檢定爐中使用時(shí)石英容易被污染析晶而導(dǎo)致溫度計(jì)不合格，但石英管標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)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(cè)量，在國(guó)際溫度標(biāo)準(zhǔn)傳遞中作為基準(zhǔn)溫度計(jì)、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(diǎn)，使用者根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)決定。
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