CN113237574A - 一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法 - Google Patents

一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法，包括：将精密测温电桥的Rs端接入标准电阻，借助转换开关使精密测温电桥的Rt端分别接入温度计，测量每支温度计在标准电阻为Rs下对应的阻值；之后，将精密电桥Rs端接入一支温度计，将Rt端分别接入其余温度计，测量这些温度计在该Rs下对应的阻值；完成一轮至多轮循环后，计算每支温度计在作为被测温度计时测得的所有阻值平均值作为该温度计阻值，利用ITS‑90温标将阻值换算成温度，比较各个温度计温度差可实现该温度下温度计的非唯一性测量。

Description

一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法
技术领域
本发明属于计量检测领域，特别涉及一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法。
背景技术
90国际温标是以一系列金属非金属纯物质为定义固定点，通过内插仪器(标准温度计计)、内插方程实现量值传递。对于某一特定温度子范围，使用相同类型的不同温度计对同一温度测量时，不同温度计由于铂电阻材料或者其它内在的差异等诸多方面的因素影响，使得在对温度计进行高精度测量时，即使相同类型的温度计，实际测得的温度值也会存在一定的差异，从而会给固定点以外的温度量值传递带来不确定度，该现象称之为，不同温度计对同一温度测量的非唯一性，所谓的非唯一性目前已成为大多数标准铂电阻温度计子范围的最大不确定性来源之一；另外，由于难以获得接近固定点水平的稳定恒温环境，也给非唯一性测量带来极大的难度。
因此，亟需找到降低非唯一性因素对温度计测量的影响，以获得高精度的温度值。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除非唯一性影响的方法，以获得高精度的温度测量。
本发明提供了一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法，所述方法包括：
提供恒温槽，在所述精密恒温槽的内部装有恒温介质；
提供多阱等温热管，所述多阱等温热管设置在所述恒温槽内；
提供恒温槽盖，在所述恒温槽盖和所述多阱等温热管上设置有多个对应的孔，在所述孔中放置有温度计阱，在每个温度计阱中插入标准铂电阻温度计进行测温；
将精密测温电桥的Rs端接入标准电阻，借助转换开关使精密测温电桥的Rt端分别接入温度计S1，S2，…，Sn，测量每支温度计在标准电阻为Rs下对应的阻值，分别为R01，R02，…,R0n；
之后，将精密电桥Rs端接入温度计S1，将Rt端分别接入其余温度计S2，…，Sn，测量这些温度计在该Rs下对应的阻值；
完成一轮至多轮循环后，计算每支温度计在作为被测温度计时测得的所有阻值平均值作为该温度计阻值，利用ITS-90温标将阻值换算成温度，比较各个温度计温度差可实现该温度下温度计的非唯一性测量。
其中，所述恒温槽盖为玻璃盖。
其中，所述温度计阱为玻璃管。
其中，所述温度计阱上部为翻口开口状态，翻口直径大于恒温槽盖上的孔直径。
其中，所述温度计阱的外径小于所述恒温槽盖上小孔的内径以及多阱等温热管上小孔的内径。
本发明的方法能够降低非唯一性对温度测量的影响，提高测量精度。
附图说明
图1为本发明的非唯一性评价系统的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，本领域技术人员应当理解，下述的说明只是为了便于对发明进行解释，而不作为对其范围的具体限定。
图1所示为本发明的温度计非唯一性评价系统，其包括：
精密恒温槽1，所述精密恒温槽1的内部装有恒温介质，所述恒温介质优选为酒精或水或油类热交换材料，从而能够提供恒温环境。
多阱等温热管2，所述多阱等温热管2的上端呈现蜂窝状开口状态，所述多阱等温热管2上端均匀分布一定数量的小孔，所述小孔沿竖直方向延伸，具有预定的深度，呈蜂窝状分布，下端为封闭状态，所述多阱等温热管2的管壁为双层结构，所述管壁间填充等温介质，所述等温热管2浸没在所述精密恒温槽的工作区中央，所述多阱等温热管2可通过底部的支撑结构设置在精密恒温槽1中，作为进一步的选择所述多阱等温热管2可以通过悬挂的方式设置在精密恒温槽1中。
恒温槽盖3，所述恒温槽盖3优选为玻璃盖，所述玻璃盖3覆盖在精密恒温槽1的开口处，所述玻璃盖上3分布有与所述多阱等温热管2相同大小分布的小孔；在玻璃盖3与多阱等温热管3上下对应的小孔内形成温度计阱4，优选所述温度计阱4为玻璃管，所述温度计阱4外径小于玻璃盖3上小孔的内径以及多阱等温热管2上小孔的内径，所述温度计阱4的内径大于一般标准铂电阻温度计5的外径，从而能够保证铂电阻温度计5插入到所述温度计阱4中。
将玻璃盖3上的小孔与多阱等温热管2中的小孔对齐，实现位置上的一一对应，多个温度计阱4形成温度计阱组，所述温度计阱4从所述玻璃盖3插入并伸入对应多阱等温热管2的小孔中，温度计阱4底部接近所述多阱等温热管2的底部；温度计5伸出高度高于恒温槽内的介质，温度计阱4上部为翻口开口状态，翻口直径大于玻璃盖3的小孔直径，使得温度计阱4可以卡在玻璃盖3小孔上，不会掉到等温热管2底部；温度计阱4下部为封闭状态，内装入硅油或酒精等热交换液体。
多支标准铂电阻温度计5，所述多支标准铂电阻温度计为已经经过校准的温度计，校准温区包含非唯一性测量温区，在每个温度计阱4中插入所述标准铂电阻温度计5进行测温。
精密测温电桥6，电桥内参考电阻端可外接；转换开关7，将多支标准铂电阻温度计5分别接入转化开关7中，实现电桥RS端和Rt端对应温度计的轮换，所述RS端连接有标准电阻8。
对于本发明的非唯一性评价方法，具体而言：对非唯一性评价时，需要测量多支相同类型的温度计在同一被测温度下的电阻值，由于温度计已经经过校准，通过测量的电阻值可计算出对应温度，通过比较多支温度计测得的对应温度偏差，即可评价出该被测温度非唯一性。由于恒温槽波动也会导致温度计测量偏差，本发明对恒温槽进行改善，将热管设置在恒温槽中，采用独特的多阱等温热管的结构方式，大大提高了恒温槽中温场分布的均匀性和稳定性，尽可能的减少了恒温槽不稳定性引入的测量不确定度；此外，在进行非唯一性测量时采用“循环阻值比较法”进行，进一步减小恒温槽波动的影响。
实验时，设定系统温度为特定温度，待精密恒温槽1的温度稳定后开始测量。首先，将精密测温电桥的Rs端接入标准电阻8，借助转换开关7使Rt端分别接入每支温度计S1，S2，…，Sn，测量每支温度计在标准电阻为Rs下对应的阻值，分别为R01，R02，…,R0n；然后将精密电桥Rs端接入温度计S1，将Rt端分别接入其余温度计S2，…，Sn，测量这些温度计在该Rs下对应的阻值。如将精密电桥Rs端接入S1,则测量其他温度计S2，S3，…，Sn在该Rs下对应的阻值，分别为R1-2，R1-3，…，R1-n；接下来，将精密电桥Rs端接入S2,则测量其他温度计S1，S3，…，Sn在该Rs下对应的阻值；接下来，将精密电桥Rs端接入S3，……；完成一轮至多轮循环后，计算每支温度计在作为被测温度计时测得的所有阻值平均值作为该温度计阻值，数据汇总表见表1，利用ITS-90温标将阻值换算成温度，比较各个温度计温度差可实现该温度下非唯一性评价。
Figure BDA0003055117230000031
Figure BDA0003055117230000041
本发明中，设定系统温度为特定温度，分别将精密测温电桥的Rs端接入标准电阻8和每支温度计，测量其余温度计在该Rs下对应的电阻值，计算所有轮换下每支温度计阻值平均值作为该温度计阻值，利用ITS-90温标换算成温度，比较各个温度计温度差可实现该温度下非唯一性测量。
本发明的方法能够显著降低非唯一性对温度测量的影响，明显的提高测量精度。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种消除温度计的非唯一性影响的测量方法，包括：
提供恒温槽，在所述精密恒温槽的内部装有恒温介质；
提供多阱等温热管，所述多阱等温热管设置在所述恒温槽内；
提供恒温槽盖，在所述恒温槽盖和所述多阱热管上设置有多个对应的孔，在所述孔中放置有温度计阱，在每个温度计阱中插入标准铂电阻温度计进行测温；
将精密测温电桥的Rs端接入标准电阻，借助转换开关使精密测温电桥的Rt端分别接入温度计S1，S2，…，Sn，测量每支温度计在标准电阻为Rs下对应的阻值，分别为R01，R02，…,R0n；
之后，将精密电桥Rs端接入温度计S1，将Rt端分别接入其余温度计S2，…，Sn，测量这些温度计在该Rs下对应的阻值；
完成一轮至多轮循环后，计算每支温度计在作为被测温度计时测得的所有阻值平均值作为该温度计阻值，利用ITS-90温标将阻值换算成温度，比较各个温度计温度差可实现该温度下温度计的非唯一性测量。
2.如权利要求1所述的非唯一性影响的测量方法，其特征在于：所述恒温槽盖为玻璃盖。
3.如权利要求1所述的非唯一性影响的测量方法，其特征在于：所述温度计阱为玻璃管。
4.如权利要求1所述的非唯一性影响的测量方法，其特征在于：所述温度计阱上部为翻口开口状态，翻口直径大于恒温槽盖上的孔直径。
5.如权利要求1所述的非唯一性影响的测量方法，其特征在于：所述温度计阱的外径小于所述恒温槽盖上小孔的内径以及多阱等温热管上小孔的内径。
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