工業鉑熱電阻技術條件及分度表

我們整理的《工業鉑熱電阻技術條件及分度表》是國內工業鉑電阻生產廠執行的行業強制標準，Pt100鉑電阻技術參數應符合本標準。

1、范圍
《工業鉑熱電阻技術條件及分度表》規定了工業鉑熱電阻的技術要求，其電阻為一個已定義的溫度函數。本標準適用于-200℃~+850℃整個或部分溫度范圍的工業鉑熱電阻。它主要與適合浸沒的屏蔽元件有關。
本標準對符合此標準及相應試驗設備的測試方法也作了描述。
2、定義
2.1 鉑熱電阻
由以鉑作為感溫材料的感溫元件、內引線和保護管構成的一種溫度檢測器，通常還具有與外部測量控制裝置、機械裝置連接的部件。也可包括安裝配件或接頭。
注：1、在《工業鉑熱電阻技術條件及分度表》的下一個條款中會涉及到其它熱電阻。
2、在《工業鉑熱電阻技術條件及分度表》此定義不包括任何分離式的外殼或其它外部結構。
2.2 鉑電阻允差
鉑熱電阻實際的電阻-溫度關系偏離分度表的允許范圍。見表1。
3、鉑電阻分度特性
3.1 鉑熱電阻的電阻-溫度關系
適用于本標準的鉑熱電阻的電阻-溫度關系如下：
(1)對于-200~0℃的溫度范圍：R_t=R₀[1+At+Bt₂+C (t-100℃) t₃]
(2)對于0~850℃的溫度范圍：R_t=R₀(1+At+Bt₂)
(3)對于常用的工業鉑熱電阻，在以上兩式中的常數值分別為：A=3.90802×10-3℃^-1；B=-5.802×10-7 ℃^-2；C=-4.27350×10^-12 ℃^-4
對于滿足以上關系式中鉑熱電阻的溫度系數為：α=0.003850Ω·Ω^-1·℃^-1(α定義為：α=(R₁₀₀-R₀)/100×R₀Ω·Ω^-1·℃^-1)
在上述關系式中，R₁₀₀為100℃時的電阻值，R₀為0℃時的電阻值。
鉑熱電阻分度表可根據上述鉑熱電阻的電阻-溫度關系制訂，但不包括其它的電阻分度表。本標準采用1968年國際實用溫標 (IPTS-68) 的溫度值。
注：上述等式中所定義的電阻值不包含感溫元件與終端之間引線的電阻值，除非廠商特殊說明。3.1條款中的電阻值見表1
3.2 鉑電阻電阻值
對于大多數鉑熱電阻，0℃對應的公稱電阻值為100Ω或10Ω，優先值為100Ω。在溫度超過600℃時，由較粗導線形成的10Ω電阻值更加可靠。
3.3 鉑電阻允差
本標準中鉑熱電阻的允差分為A，B兩個等級，見下表：

說明：*∣t=為溫度的絕對值，℃。
3.3.1 對于公稱電阻值為100Ω的鉑熱電阻可根據表1進行分級。允差見表2。但A級允差不適用于大于650℃的溫度范圍，也不適用于二線制的鉑熱電阻。
3.4 供電
熱電阻應由直流或交流供電，頻率為500Hz。
3.5 鉑電阻引線的配置
鉑熱電阻應使用多種內部引線來進行配置。有關引線的識別及命名參見圖3。
3.6 鉑熱電阻的標識對于每個鉑熱電阻都應標有允差等級、接線配置及溫度范圍。
4、鉑電阻試驗方法
4.1 總則
為了檢驗鉑熱電阻產品是否符合本標準規定的技術要求，需進行如下兩種檢驗：
(1)出廠檢驗：每支鉑熱電阻在出廠前都必須通過出廠檢驗。
(2)型式檢驗：各種結構和溫度范圍的鉑熱電阻產品均應定期抽樣進行型式檢驗。
4.2 鉑電阻出廠檢驗
4.2.1 絕緣電阻試驗
進行絕緣電阻試驗時，感溫元件應按出廠裝配方式安裝在護管內，并應記錄試驗電流正、反向時鉑熱電阻各輸出端及護管之間的電阻值。試驗電壓應為直流10V到100V，環境溫度應在15℃到35℃之間，相對濕度不超過80%。在所有被測的穩定數據中，絕緣電阻應不小于100MΩ。
4.2.2 允差
鉑熱電阻的允差值應在3.3中所規定的范圍之內。激勵功率造成的自熱溫升不得超過在該試驗溫度鉑熱電阻允差值的1/5。
對于A級鉑熱電阻的檢驗應在超過規定范圍之外的兩個或兩個以上溫度范圍內進行，并將鉑熱電阻插入到在測試介質中，其深度不小于所規定的置入深度(見5.2)。
對于B級鉑熱電阻的檢驗一個溫度范圍內進行，通常為冰點。
4.3 鉑電阻型式檢驗
4.3.1 絕緣電阻試驗
與4.2.1中所規定的方法大體相同。不同的是其試驗電壓在額定最高溫度時應不超過10VDC。各輸出端及護管之間的電阻值應不小于表3中所列數值。

最高溫度對應的最小絕緣電阻值（表3）

4.3.2 電阻精度
鉑熱電阻的檢驗應在超過規定范圍之外的兩個或兩個以上溫度范圍內進行，并將鉑熱電阻插入到在測試介質中，其深度不小于所規定的置入深度(見5.2)。激勵功率造成的自熱溫升不得超過在該試驗溫度鉑熱電阻允差值的1/5。測試應在超過規定的幾個溫度范圍內進行，以確保電阻值在規定的極限范圍內。
4.3.3 熱響應時間
在溫度出現階躍變化時鉑熱電阻的電阻值變化至相當于該階躍變化的某個規定百分數所需的時間，通常以τ表示。一般應記錄變化50%的熱響應時間τ0.5，必要時也可以另外記錄變化10%的熱響應時間τ0.1和變化90%的熱響應時間τ0.9。
不建議使用變化63.2%，因為此數值容易與一階裝置的時間常數混淆。一般情況下，鉑熱電阻的階躍變化都不是一階的。
4.3.3.1 試驗要求總則
如果試驗是通過改變鉑熱電阻周圍介質的溫度而進行的，則試驗介質到達最終溫度值的50%所需的時間不應超過鉑熱電阻的τ0.5的1/10。
如果試驗是通過鉑熱電阻投入溫度不同的介質而進行的，則被試鉑熱電阻到達最終置入深度所需的時間不應超過鉑熱電阻的τ0.5的1/10。
試驗裝置舉例見附錄A。
記錄儀器或儀表(詳見IEC258：直接作用的記錄電子測量儀器及其附件)的響應時間不應超過鉑熱電阻的τ0.5的1/5。
所記錄的熱響應時間值應取同一試驗至少三次測試結果的平均值，每次測試結果對于平均值的偏離應在±10%以內。
試驗時，被試鉑熱電阻的置入部分應位于試驗流道的中部，其縱軸在垂直于介質流動方向的平面上，流道的寬度應不小于被試鉑熱電阻直徑的10倍。
4.3.3.2 流動空氣的試驗條件
若使用流動空氣進行試驗，在試驗流道的可用橫截面內，空氣流速應保持3±0.3m/s。初始溫度應在10~30℃的范圍內，溫度階躍值應大于10℃而小于20℃，被試鉑熱電阻的最小置入深度應等于鉑熱電阻的敏感長度與直徑的15倍之和。若鉑熱電阻的設計置入深度小于上述數值，則按設計置入深度進行試驗，并在試驗報告中注明。
4.3.3.3 流動水的試驗條件
熱響應時間小于1秒時，測試儀器應被設計為在鉑熱電阻前后方向不存在流動水的自由液面以避免加氣處理。在試驗流道的可用橫截面內，流速ν應保持0.4±0.05 m/s。初始溫度在5℃~30℃的范圍內。溫度階躍值應不大于10℃。在試驗過程中，水的溫度變化應不大于溫度階躍值的±1%。
最小置入深度應等于鉑熱電阻的敏感長度與直徑的5倍之和。
若被試鉑熱電阻的設計置入深度小于上述數值，則按設計置入深度進行試驗，并在試驗報告中說明。
4.3.4 自熱影響
試驗應在攪拌水槽中進行，水的溫度保持為0℃。詳見附錄B。
被試鉑熱電阻處于設計置入深度，其激勵電流應保證耗散功率不大于0.1mW，在這樣的條件下測量被試鉑熱電阻的穩態電阻值。
在鉑熱電阻的額定電阻值為100Ω時，后一次測量穩態電阻值應采用的激勵電流值為10mA。電阻值為10Ω時，對應的電流為30mA。對應電阻值所增加的溫度應不超過0.3℃。
注：自熱測試不適合小型尺寸的鉑熱電阻。鉑熱電阻用于氣體中時，如需要，可要求廠商提供自熱影響的說明。
4.3.5 置入誤差
對測試裝置的要求詳見附錄C。
試驗時被試鉑熱電阻的激勵電流應保證耗散功率不大于1.0mW。從被試鉑熱電阻的設計置入深度開始，緩慢地減小其置入深度，直至鉑熱電阻指示的溫度值變化了0.1℃為止。最后的置入深度即為最小可用置入深度。
4.3.6 熱電影響
對測試裝置的要求詳見附錄C，或相似裝置。
在被試鉑熱電阻的設計置入深度與實際上可能達到的最大置入深度之間，緩慢地改變其置入深度，直至測量出鉑熱電阻各輸出端之間的電動勢值達到最大值，且此數值應不大于20μV。
4.3.7 極限溫度
被試鉑熱電阻在其上限及下限溫度都經受250h，置入溫度應大于最小可用置入深度。若被試鉑熱電阻在大氣壓力下其下限溫度低于氮沸點，則以氮沸點作為試驗溫度。試驗過程結束后，讓被試鉑熱電阻回復至室溫數分鐘。
0℃時被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時：A級不得超過0.15℃，B級不得超過0.30℃。并按4.2.1進行絕緣電阻試驗。
注釋：對超出范圍的鉑熱電阻也應進行測試。
4.3.8 溫度循環影響
將被試鉑熱電阻送入已達到其上限溫度的試驗裝置中，然后再移出到室溫下。將被試鉑熱電阻送入已達到其上下限溫度的試驗裝置中，然后再移出到室溫下。在每個極限內鉑熱電阻應插入至少規定的置入深度內并保持足夠的時間以達到平衡，各步驟應重復10次。0℃時被試鉑熱電阻的電阻值變化量換算成溫度值時：A級不得超過0.15℃，B級不得超過0.30℃。如果被試鉑熱電阻的下限溫度低于氮沸點，則以氮沸點作為試驗溫度。并按4.2.1進行絕緣電阻試驗。
注釋：對超出范圍的鉑熱電阻也應進行測試。
4.4 鉑電阻附加型式檢驗
對用于嚴酷環境的鉑熱電阻，應進行附加的型式檢驗。具體事宜應由廠商與用戶商定。實例如下：
4.4.1 自由跌落試驗
自由跌落試驗前，被試鉑熱電阻應該結構完整。
試驗裝置為鋪放在地面上的一塊厚度為6mm的鋼板。試驗時，被試鉑熱電阻的縱軸與鋼板表面基本上保持平行，兩者的距離約250mm。然后讓被試鉑熱電阻從這個高度自由跌落至鋼板上，這樣的過程應重復10次。
試驗結束，立即檢查被試鉑熱電阻有無機械損壞，有無斷路或短路，并按4.2.1進行絕緣電阻試驗及電力連續性的維護。
4.4.2 振動試驗
如有可能，應與安裝方式相同的鉑熱電阻作試驗。
試驗裝置應與振動器連接牢固，被試鉑熱電阻的振動頻率范圍為10 Hz ~ 500 Hz，加速度為20m/s²~30m/s²。頻率為1倍頻/分，整個過程持續150h。每半個周期內應以縱向及橫向對鉑熱電阻進行振動試驗。試驗時應記錄共振的頻率及特性，同時應持續監測電力連續性能。并按4.2.1進行絕緣電阻試驗。鉑熱電阻在經受振動試驗前后，其0℃電阻值的變化量換算成溫度值不應超過0.05℃。
4.4.3 壓力試驗
此試驗是在沒有任何防護的情況下，將鉑熱電阻放入密閉的容器中。
被試鉑熱電阻置于充水的不銹鋼壓力試管中，兩者的間隙很小。詳見圖B2。被試鉑熱電阻的置入深度應至少等于設計置入深度，其激勵電流應保證耗散功率不大于0.1mW。被試鉑熱電阻的激勵功率保持不變，壓力試驗管的壓力逐漸增加到3.5MPa，同時監測被試鉑熱電阻的電阻值變化。試驗前后，其0℃電阻值的變化量換算成溫度值不應超過0.05℃。試驗結束，壓力回復至常壓，立即按4.2.1進行絕緣電阻測量。
鉑熱電阻在經受壓力試驗的過程中，應不發生斷路或短路，無機械損壞。