文档介绍：摘 要
摘 要
温度是国际单位制中的七个基本量之一,温度的准确测量无论是在理论研究还是实际应用中都有非常重要的意义。为了弥补传统固定点装置无法检定较短铂电阻温度计的缺陷和满足现场精确测温的需要,中国计量科学研究院致力于发展便携式温度固定点, 其中小型锡凝固点装置作为重点研究对象之一。
复现性是评估温标固定点性能的重要标志。由于锡凝固点的复现过程极容易受到诱导、热扰动、熔融状态的保持时间、过冷度、杂质等因素的影响,因此开展了一系列影响小型锡凝固点装置复现性的研究,旨在优化出一套适合便携式锡凝固点的复现方法, 为优化基准装置的复现方法积累数据。同时,通过考核装置的长期稳定性,验证是否满足工业检定需求。
本文是在该装置的基础上,采用不同数量的石英诱导棒分别诱导不同的时间进行研究对温坪造成的影响;在诱导方法固定的前提下,炉体温度设置低于锡凝固点 、 、 研究降温速率使温坪发生的变化;人为设置周期性循环热扰动,初步估算由炉体温场波动对温坪造成的影响;为研究熔融状态保持时间、过冷度、温坪三者之间的关系,设置高于锡凝固点 1K 的熔融状态下分别保持 4h,20h,40h,68h,95h,观察其过冷度和温坪值的变化;采用 OME 方法、1/F 熔化凝固曲线拟合法对容器进行杂质评估比较,确定容器性能的可靠性,最后优化总结出复现方法,进行长期复现性和稳定性测试,与国内外装置比对和性能比较并进行不确定度评估分析。同时,为便于工业检定, 验证采用锡熔点代替凝固点的可行性。
研究结果显示:熔融状态下保持 4h,采用两支室温下石英诱导棒分别诱导 60s,炉温设置低于温坪值约 的状态下,两种外壳容器均可获得优良温坪曲线,复现性约 ,扩展不确定度约为 (k=2),温坪值与基准装置相差 左右;经线性拟合计算,热扰动的影响系数约为 ,温场波动造成的影响约为 ;在杂质评估中发现,容器未受到二次污染;金属壳容器经过长期考核,其稳定性小于 1mK; 锡熔点代替凝固点进行工业检定,温坪值相差约 ,满足工业检定要求。
关键词 小型锡凝固点装置 诱导 保持时间 杂质 复现性 工业检定
摘 要
Abstract
Temperature is one of the seven principal parameters of the International System of Units. The accurate measurement of temperature is very important in theoretical research and practical application. In order to make up defect that the traditional fixed point don’t calibrate short platinum resistance thermometer and meet the requirement of precise measurement of temperature in the work field, the researchers of National Institute of Metrology (NIM) recently focus on the development of portable temperature fixed point. The small tin freezing point device is considered one of the key research objects.
Reproducibility is the important symbol to assess the performance of fixed point. The realization of the freezing point of tin is easily affected by many factors including induction, thermal disturbance, the melting-state duration, degree of supercooling, impurities and so on. A series of researches about the reproducibility were carried out for the small freezing point of tin. The purpose of this study is summarized a set of r