經(jīng)長期研究和調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起標準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、機械沖擊對標準鉑電阻溫度計性能的影響研究和金屬管標準鉑電阻溫度計和石英管標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性對比，對用戶如何選用金屬管標準鉑電阻溫度計和石英管標準鉑電阻溫度計提供建議。
1、污染對標注鉑電阻溫度計性能的影響研究
以往多數(shù)技術(shù)文獻中都建議石英管標準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：石英管標準鉑電阻溫度計在＜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準鉑電阻溫度計退火可在石墨塊或＞660℃氧化鋁塊中進行。
金屬管標準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準鉑電阻溫度計(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，金屬管標準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，金屬管標準鉑電阻溫度計就會被污染了。
圖1 金屬管標準鉑電阻溫度計的污染現(xiàn)象
圖2 石英管標準鉑電阻溫度計的污染現(xiàn)象
如果標準鉑電阻溫度計被污染，標準鉑電阻溫度計的Rtp將會增加，任何凝固點的電阻比W都會下降。通過給標準鉑電阻溫度計退火通常不能完全恢復(fù)Rtp和W，那么被污染的標準鉑電阻溫度計可能不能滿足ITS-90溫標的技術(shù)要求。金屬管標準鉑電阻溫度計和石英管標準鉑電阻溫度計被污染后，金屬管標準鉑電阻溫度計在非常短時間內(nèi)即出現(xiàn)大幅漂移，石英管標準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、鉑絲氧化對標準鉑電阻溫度計性能的影響研究
上世紀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。標準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)注金屬管標準鉑電阻溫度計和石英管標準鉑電阻溫度計內(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，金屬管標準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，而石英管標準鉑電阻溫度計內(nèi)的氧分壓則保持不變。
昌暉儀表在生產(chǎn)金屬管標準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)致金屬標準鉑電阻溫度計內(nèi)部的氧氣減少，在一定時期的工作之后，標準鉑電阻溫度計內(nèi)的氧氣成分就是未知，這會顯著影響金屬管標準鉑電阻溫度計性能。所以昌暉儀表生產(chǎn)金屬管標準鉑電阻溫度計時是將護管和感溫元件分別獨立密封的，比不是部分用戶認為的金屬管標準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)可以解決金屬管標準鉑電阻溫度計鉑絲污染和鉑氧化之間的矛盾，金屬保護管標準鉑電阻溫度計的長期穩(wěn)定性可達到圖3所示的水平。
圖3 金屬管標準鉑電阻溫度計在水相點的長期穩(wěn)定性測試
3、機械沖擊對標準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準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。標準鉑電阻上的應(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，較小沖擊造成的標準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。標準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、運輸標準標準鉑電阻溫度計時都需要格外小心。
4、關(guān)于標準鉑電阻溫度計重新校準結(jié)果的調(diào)查
FLUKE專家調(diào)查了Hart Scientific校準的大量金屬管標準鉑電阻溫度計和石英管標準鉑電阻溫度計，至少對4個1年期間隔進行了調(diào)查。這些標準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支石英管標準鉑電阻溫度計和11支金屬管標準鉑電阻溫度計做為樣本，研究這些標準鉑電阻的Rtp的漂移情況，調(diào)查結(jié)果讓人吃驚：許多標準鉑電阻溫度計的Rtp漂移在至少一個校準周期內(nèi)超過了10mK，少數(shù)甚至漂移高達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)卻相當穩(wěn)定或至少是可以接受的。
圖4 石英管標準鉑電阻溫度計在例行校準間隔內(nèi)的Rtp漂移
圖5 金屬管標準鉑電阻溫度計在例行校準間隔內(nèi)的Rtp漂移
從圖4和圖5可知：石英管標準鉑電阻溫度計長期穩(wěn)定性優(yōu)于金屬管標準鉑電阻溫度計，研究者推測是用戶擔(dān)心石英管標準鉑電阻溫度計易碎，認為金屬管標準鉑電阻溫度計更耐碰而善待石英管標準鉑電阻溫度計造成的。無論哪一種標準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，說明標準鉑電阻溫度計在什么時間應(yīng)該重新校準，中間檢查對正確維護標準鉑電阻溫度計，延長其使用壽命非常關(guān)鍵。
從以上的數(shù)據(jù)不難看出，金屬管標準鉑電阻溫度計比石英管標準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)性和準確性不及石英管標準鉑電阻溫度計，金屬保護管標準鉑電阻溫度計通常作為二等標準或精密測溫使用；石英管標準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，但石英管標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性、重復(fù)性和準確性極高，可達到最高水平的溫度測量，在國際溫度標準傳遞中作為基準溫度計、一等標準和二等標準使用.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。
如果您有興趣關(guān)注標準鉑電阻溫度計使用經(jīng)驗，可使用昌暉儀表網(wǎng)“站內(nèi)所搜功能”搜索關(guān)鍵詞“標準鉑電阻溫度計”，即可查閱相關(guān)技術(shù)文章。
