米乐m6官方网站[理事长中钵良二](以下简称“AIST”)物理测量标准研究部[研究部部长 Yasuhiro Nakamura] 温度标准研究小组首席研究员 Widiatomo Januarius 和 Chino Co, Ltd [代表董事兼总裁 Kariya Takao](以下简称“Chino”)共同能够在 1000 ℃ 左右的高温范围内进行高精度温度测量铂电阻温度计
8547_8632电阻值不稳定,铂丝本身受高温损坏热应变发生这种情况,使得电阻值更加不稳定,从而难以高精度地测量温度。
这一次,AIST国家标准热循环测试详细研究了传感器部分中的铂丝。 (温度标准)等,并寻找可使电阻值稳定的制造条件。结果,他们发现,如果在传感器制造过程中对铂丝进行适当的热处理,即使在1000摄氏度左右的高温下,电阻值也会保持稳定。此外,我们设计了一种新的传感器结构,可以减少高温下铂丝中出现的热应变。通过这些努力,我们开发了一种新型铂电阻温度计,即使在高温范围内也能以 0001°C 的精度测量温度。未来,预计将在材料加工等高温范围内实现高精度的温度测量和温度控制。
该技术的详细信息将于2016年6月27日至7月1日在波兰举行的TEMPMEKO 2016国际会议上公布。
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| 新开发的铂电阻温度计的外观(左)和尖端的传感器部分(右) |
在工业环境中,产品制造、质量控制和安全管理通常需要高精度的温度测量。特别是,对于精度为001℃的温度测量,使用在传感器部分使用铂丝的铂电阻温度计。然而,在用于硅晶片和金属等各种材料的热处理的1000摄氏度左右的高温范围内,由于铂电阻温度计的传感器部分中发生的热应变,测量值会发生波动。因此,在高温范围内进行可靠且高精度的温度测量一直很困难。
为了使用即使在1000摄氏度左右的高温范围内也能高精度测量温度的铂电阻温度计,要求作为温度计传感器部分的铂丝的电阻值稳定。 AIST 是国际温度标准出色的温度再现性水的三相点(001℃)或银冰点(96178℃)等日本国家温度标准。我们还致力于开发高精度温度传感器和传感器评估技术。另一方面,Chino是日本领先的温度计制造商之一,拥有高精度温度计制造技术。
近年来,随着制造业的进步,对高温范围内高精度温度测量的需求比以往任何时候都更加强烈。因此,AIST和Chino决定共同开发一种可以高精度测量1000摄氏度左右温度的铂电阻温度计。
在这项研究中,我们首先准备了多个市售的传统铂电阻温度计,并在 AIST 对它们进行了适当的热处理。之后,我们进行了热循环试验(图1),通过将铂电阻温度计反复放入和取出国标“水三相点仪”和“银冰点仪”来测量其电阻值,以检查每个温度下电阻值的变化。
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| 图1 使用水三相点装置和银冰点装置的热循环测试(上)和热循环测试的温度(下) |
从结果来看,我们发现,如果我们这次进行的热处理是在传感器制造过程中进行的,那么在1000摄氏度左右的电阻值变化将被最小化,从而可以制造出稳定的温度计。此外,当铂电阻温度计在高温下使用时,传感器部分的铂丝会产生热应变。为了减少这种情况,我们设计了一种新的铂丝固定结构。利用这种结构,我们制作了经过最佳热处理的铂电阻温度计原型。
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| 图2 铂电阻温度计在银冰点和水三相点的评价结果 |
图2显示了传统温度计和新开发的温度计在001°C的水三相点和96178°C的银凝固点之间进行热循环测试,并将传感器部分的电阻值的变化转换为温度。一般来说,进行高精度测量时,需要重复测量3次左右。对于传统温度计,96178℃时的电阻值随着每次热循环而增加,并且在第四次附加热循环测试中,电阻值波动了约001℃。另一方面,新开发的温度计的电阻变化稳定在±0001℃。此外,001℃时的电阻值变化与传统型相比呈增加趋势,但开发的温度计稳定在±00005℃。这些结果表明,新开发的铂电阻温度计即使反复暴露在1000°C左右的高温下,电阻变化也极小,并且能够进行高度可靠和高精度的温度测量。
新开发的铂电阻温度计在热循环测试中的稳定性是世界上最高的。未来,它将能够为材料加工等高温范围内高精度温度测量和温度控制的实现做出贡献。此外,世界各地维护国家温度标准的国家计量机构会比较1000摄氏度左右的国家温度标准以验证等效性,而新开发的温度计可用于此类世界级温度测量。