于 帆, 孙建平, 李 婷, 朱天梦, 王成科

(1. 北京科技大学 能源与环境工程学院,北京 100083；2. 中国计量科学研究院,北京 100029；3. 中国计量大学,浙江 杭州 310018)

1 引 言

标准铂电阻温度计(standard platinum resistance thermometer，SPRT)是ITS-90国际温标定义内插仪器之一,其稳定性是当前温标发展的瓶颈。稳定性与多种影响因素有关,如铂丝的纯度、内部残余应力及氧化等,其中内部残余应力的影响尤为关键。内部残余应力主要是由铂丝在制造过程中的机械冷拔,温度计传感元件绕制过程中的机械变形,以及温度计在使用过程中的机械震动或温度的剧烈变化引起的；内部残余应力可通过在铂电阻温度计对应的上限温度进行退火处理来减小或消除。SPRT退火主要分为2种情况,即新制作的铂电阻温度计在上限温度的长时间首次退火,以及铂电阻温度计在使用中的退火[1～4]。

SPRT采用的高纯铂丝直径通常为0.07 mm,名义电阻为25 Ω,主要通过冷拔方式生产。从微观上看,冷拔生产工艺会造成大量的晶格位错、晶界等高密度的晶体缺陷,以致产生大量内部残余应力。其中位错一般在经历高温退火后会消失或变小；另外,SPRT元件在制作过程中涉及绕制线圈及接点焊接等工艺,不可避免也会造成不稳定的内部应力增加。因此,热处理工艺是新制SPRT获得高稳定性的关键。当前，我国计量检定规程JJG 160—2007[5],美国NIST的研究[6],ITS-90补充材料建议[7],欧盟EUROMET-K3的国际比对[8]等对于SPRT稳定性的考核、热处理时间和温度的要求都不尽相同,退火过程中温度计电阻值随退火时间的变化规律几乎完全依靠实验测定,亟需理论模型公式的指导。……