標準鉑電阻溫度計是1990年國際溫標(ITS-90)規(guī)定的從13.8033K-961.78℃溫度范圍的內插儀器，也是各種溫度傳感器、熱工裝置及精密測量進行量值傳遞或溯源的溫度標準器具。選擇性能穩(wěn)定的標準鉑電阻溫度計可能是您的實驗室最重要的決定之一，標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性好壞與溫標的傳遞與復現密切相關。
標準鉑電阻溫度計長期穩(wěn)定性和短期穩(wěn)定性，都是以規(guī)定的溫度和時間內，電阻值變化程度轉換成溫度量來表示的。對標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性評定主要是看其在各個溫度點測量過程中或周期檢定水三相點的電阻值Rtp及在各固定點的比值W(t)的變化。影響標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性(電阻值變化)與鉑絲純度、氧化以及使用方法等多種因有關素，下面就影響標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性的化學、物理因素進行分析并提出正確使用標準鉑電阻溫度計才能得到高準確度的測量的方法。
標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性影響因素分析
影響標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性能的化學因素主要包括鉑的氧化、雜質的污染等引起溫度系數與熱電特性發(fā)生變化的因素。物理因素主要是應力或絕緣造成的，如標準鉑電阻溫度計感溫元件受機械振動后幾何尺寸發(fā)生微變或經過高低溫循環(huán)時，鉑絲與支撐件間熱膨脹的差異使鉑絲產生了應力，從而引起標準鉑電阻溫度計電阻特性發(fā)生變化。
1、雜質
高純鉑中存在雜質時，會導致電阻率的增加，電阻溫度系數降低。從圖1可以看出大部分微量雜質元素都對鉑電阻的電阻溫度系數產生影響，從而影響鉑電阻溫度計的穩(wěn)定性。
圖1 高純鉑的電阻與雜質元素含量的關系圖
高純鉑中的雜質是在鉑電阻材料和鉑電阻傳感器的制作過程中引入的，主要來自兩個方面：
①鉑本身存在雜質。在鉑絲或鉑漿料的制作過程中，由于選用不同純度的鉑原料、不同的熔煉工藝方法、不同的加工工藝都會使鉑存在雜質，尤其是由于用作不同等級和不同用途的鉑絲，其純度要求的不同，在鉑電阻材料的制造中，往往加入的單一雜質元素，通過控制其含量來獲得所希望的電阻比。因此，鉑絲或鉑漿料中存在雜質是不可避免的。
②雜質是由外部所引入的。在鉑電阻感溫元件的制作中，通常采用石英作為支撐骨架，外面為石英玻璃套管。如果制作過程中骨架材料選用的純度不夠，或套管壁附著的雜質清除不干凈，在溫度計的使用過程中，尤其是在高溫時容易發(fā)生雜質的遷移而污染鉑絲。
2、氧化
為了增加鉑電阻感溫元件與被測對象之間的熱交換，使標準鉑電阻溫度計有較快的響應和使鉑絲中的微量雜質以氧化物存在而避免金屬氧化物還原成金屬雜質污染感溫元件，在標準鉑電阻溫度計的制造工藝中規(guī)定，標準鉑電阻溫度計保護管中須充以一定壓力的含有氧氣的干燥氣體。中溫標準鉑電阻溫度計和高溫鉑電阻溫度計中充以干燥的空氣，低溫鉑電阻則含有一定量的氦氣和少量的氧氣。因此，氧的來源有兩種途徑：鉑絲制作過程中的氧化，溫度計制作工藝過程充入的含氧氣體。
研究表明：在氧氣氣氛中，鉑絲表面會發(fā)生鉑氧化作用，生成氧化鉑(Pt02)。在O-250℃的溫度范圍內形成二維的氧化鉑，在300℃開始解離。在300℃以上時，形成三維的氧化鉑，在500℃以上開始解離。標準鉑電阻溫度計的阻值與鉑絲表面的氧化情況有關系。由于氧化，鉑絲的部分橫截面積被氧化薄膜所取代，氧化膜愈厚阻值愈大。盡管氧化造成鉑電阻溫度計示值的漂移可以通過恰當的退火制度進行消除，但當氧化膜厚度大于7×10-3μm時，相對于Rtp中的變化大于40mK，這需要在700℃或更高的溫度下加熱退火，使氧化膜解離，Rtp恢復到原值。
3、應力
制作溫度計的感溫元件是很細的鉑絲，通常采用無應力結構，使溫度變化時感溫元件的鉑絲能自由地膨脹和收縮。但在溫度計的使用過程中引起的機械震動和熱沖擊通常會使抽絲產生第二類內應力(微觀內應力)和第三類內應力(晶格畸變應力)，以第三類內應力為最主要的，從而引起電阻特性發(fā)生變化，增大電阻值，改變穩(wěn)定性。
機械震動主要是造成鉑絲的變形、彎曲而產生應力。熱沖擊主要是鉑絲與支撐件間熱膨脹的差異造成應力的產生，或溫度計經過較大的溫度突變而引起鉑絲產生淬火空位。根據公式計算淬火空位在525℃以下造成室溫阻值增加量小于lmK，但由于淬火空位的電阻率與淬火溫度成指數關系，在645℃和700℃將分別引起室溫阻值增加10mK和24mK，這對于高溫的標準鉑電阻溫度計是不允許的。
4、絕緣
鉑電阻溫度計的絕緣性能與感溫元件電阻絲之間和引線或外套管之間的絕緣程度有關系。絕緣電阻的高低是標準鉑電阻溫度計性能保持穩(wěn)定的非常重要的技術要求，標準業(yè)鉑電阻溫度計的絕緣性能有嚴格的要求：絕緣電阻不小于200MΩ，當在Zn凝固點的絕緣電阻降到10MΩ時，將引起約5mK的電阻值偏差，這已超過二等標準鉑電阻溫度計在Zn凝固點分度時對穩(wěn)定性不超過4mk的規(guī)定。
造成標準鉑電阻溫度計絕緣下降主要原因之一是在長期的使用過程中，反復的冷熱循環(huán)引起氣密性的降低，另外一個原因就是鉑冉阻元件的支撐骨架以及絕緣管的離子電離而引起的。
長期保持標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性的使用對策
制作好的標準鉑電阻溫度計其里面的氧以及雜質的量均已確定，在使用中我們應盡量避免改變其物理、化學特性。
①要避免超溫使用。鉑電阻溫度計元件十字結構，其制作采用的退火溫度不盡一致。超溫使用將改變氧化膜的厚度，同時也易使鉑絲的晶粒粗大，在后續(xù)的退火中不易消除。
②在使用時避免產生較大的應力。主要應注意以下兩個方面：一是使用時盡量避免與容器壁或其他物體的碰撞沖擊，如運輸時應包裝保護好并擺放恰當，做到輕拿輕放。在液體槽使用時，在保證測溫不受影響的情況下，盡量使溫度計不與產生沖刷的介質直接接觸。二是避免溫度計的急冷急熱。將溫度計放入或取出溫源時，應緩慢，不應使溫度計的前后部分溫差過大，產生不必要的甚至不易消除的淬火空位等應力。同時，溫度計的急冷急熱也易降低溫度計的氣密性從而使絕緣電阻下降而影響穩(wěn)定性。
③在判斷溫度計的穩(wěn)定性時，要對其進行恰當的退火處理。恰當的退火處理能消除其氧化效應及使用中產生的應力。各類溫度計的退火溫度主要根據其上限溫度及結構決定。
④在使用過程中，應對溫度計進行合理的期間核查?？刹扇”容^簡便的建立控制圖的核查標準法，及時監(jiān)測溫度計的漂移量，判斷其是否超差，并及時采取相應的措施。
通過以上分析討論我們知道，要保證標準鉑電阻溫度計穩(wěn)定性，不僅要對其影響的化學、物理等因素所了解，更重要的是在實際中要進行正確的使用與維護，這樣更有利于保證鉑電阻溫度計穩(wěn)定性，保證其可靠的計量性能。
