JJF 1170-2007 负温度系数低温电阻温度计校准规范 JJF1170-2007 标准下载解压密码：www.bzxz.net
本规范适用于测量范围为1.2K~273.16K的低温锗电阻温度计、低温氧化物热敏电阻温度计和低温渗碳玻璃电阻温度计。

中华人民共和国国家计量技术规范JJF1170—2007
负温度系数低温电阻温度计校准规范Calibration Specification for Cryogenic ResistanceThermometers with Negative Sensitivity2007-02-28发布
2007-08—28实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1170—2007
负温度系数低温电阻温度计
校准规范
Calibration Specification for Cryogenic ResistanceThermometers with Negative SensitivityJJF1170—2007
代替JJG857—1994
本规范经国家质量监督检验检疫总局2007年2月28日批准，并于2007年8月28日起实施。
归　口　单　位：全国温度计量技术委员会起草单位：中国科学院理化技术研究所本规范由全国温度计量技术委员会负责解释本规范主要起草人：
JJF1170—2007
林鹏（中国科学院理化技术研究所）参加起草人：
张庆庚（中国科学院理化技术研究所）喻力弘（中国科学院理化技术研究所）1范围·
2　引用文献…
3概述…
4计量特性·
4.1温度计的基本信息
4.2温度计的稳定性·
4.3温度计的测量电流和自热效应5校准条件：
5.1环境条件
5.2标准和其他设备
6校准项目和校准方法
6.1老化实验
6.2外观检查.·
6.3示值校准-
6.4校准数据处理
7校准结果表达·
8复校时间间隔
附录A
测量不确定度评定
JJF1170—2007
附录B校准证书拟合数据页格式（建议）录
（1）
（1）
：（2）
：（2）
（2）
.:（2）
（2）
：（3）
·（3)
·（5）
1范围
JJF1170—2007
负温度系数低温电阻温度计校准规范本规范适用于测量范围为1.2K～273.16K的低温锗电阻温度计、低温氧化物热敏电阻温度计和低温渗碳玻璃电阻温度计。本规范文本中未指明何种类型的温度计时，以下都简称温度计。2引用文献
JJG350—1994《标准套管铂电阻温度计检定规程》JJG858—1994《标准铁电阻温度计检定规程》使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3概述
负温度系数的低温电阻温度计，包括低温锗电阻温度计、低温氧化物热敏电阻温度计和低温渗碳玻璃电阻温度计等，是根据半导体的电阻随温度变化而变化的特性来测量温度的。这些温度计的特点是电阻随温度呈负指数变化，灵敏度高，使用温区宽窄不，互换性不好，需单支多点校准。低温锗电阻温度计、低温渗碳玻璃电阻温度计和低温氧化物热敏电阻温度计，一般都做成四弓线，分别是正负电流、正负电压引线，封装在金属壳套管中，为增强传热效果，套管内多充入少量氮气以减小温度计自热效应的影响。低温氧化物热敏电阻温度计，也有二引线式、玻璃封装的，校准时用四引线法测量电阻。
这些温度计校准数据通常采用切比雪夫多项式做最小二乘法拟合，其电阻一温度关系主要有以下四种：
1 - ao +
Ca;cos(icos\) = +
a;cos[icos-1(AlnR+B)]
Ca; cos(icos-i ) =
Ca; cos(icos-\ x) =
Za;cos( icos'x) =
2a,sl ios[Al(nR) + B
a;cos[ icos-'(AlnR + B)]
Za;cos[ icos-\(AlnR + B)]
式中，A、B是归一化常数，保证对全部校准点-1≤x≤+1，a；是拟合系数。最常用的拟合形式是式（1)。根据不同情况，有时校准数据的拟合需分段进行。4计量特性
4.1温度计的基本信息
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被校的温度计包装盒必须标有温度计生产厂商名称、温度计名称、型号和温度计编号，温度计电流、电压引线需区分的型号，应有引线的识别。温度计外壳应有编号，或在引线上加识别编号。
被校温度计应说明使用温区和准确度要求。温度计封装的环氧树脂或玻璃，不应有开裂现象。4.2温度计的稳定性
温度计通常在液氨沸点、液氮沸点或靠近使用温区的高温端测定其稳定性。相邻两个校准间隔在同一温度点的示值差，作为温度计的稳定性。4.3温度计的测量电流和自热效应温度计通常按元件输出电压为（3~6）mV确定测量电流。若对测量电流或测量电压有特殊要求的，应书面说明。在额定工作条件下，温度计允许最大自热效应为3mK。5校准条件
5.1环境条件
校准时的环境温度为15℃～28℃，相对湿度为20%～80%。5.2标准和其他设备
校准温度计所需的标准器和配套设备见表1。表1
校准用标准器和配套设备
低温标准佬铁电阻温度计
低温标准铂电阻温度计
测温电桥
标准电阻
低温恒温器
低温控温仪
计量特性
温区：1.2K24.56K
扩展不确定度：3mK，k=2
温区：13.8033K~273.16K
扩展不确定度：5mK，=2
量程：0～1002
允许最大相对误差：3×10-6
标称值：12，102
扩展相对不确定度：
U=1.5×10-,k=1.73
温区：1.2K～273.16K
控温波动士0.5mK/20min（20K及以下）控制波动±2.5mK/20min（20K以上）比较铜块最大温差小于1mK
温区：1.2K~273.16K
控温波动±0.5mK（20K及以下）控温波动±2.5mK（20K以上）
标准器
标准器
测量标准电阻温度计bzxz.net
与测温电桥配套
校准用恒温装置
与恒温器配套
精密数字电压表
精密可调恒流源
标准电阻
四刀多点转换开关
校准项目和校准方法
6.1老化实验
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表1 (续)
计量特性
分辨力：0.01μV
允许最大相对误差：50×106
输出范围：0.01uA~10mA
稳定度：1×10°5
标称值：1002，1k2，10km
允许最大相对误差：5×106
寄生热电势<0.4uV
测最被校温度计
提供被校温度
计的测量电流
修正被校温度
计的测量电流
被校温度计
电测配套用
首次校准的温度计应先做20次液氮温度至室温的热循环老化，提高温度计的稳定性。
对于使用温度下限低于77K的温度计，在液氮温度老化后，至少再做5次液氨温度至室温的热循环老化。
6.2外观检查
围视检查温度计外观。
室温下用数字电压表检查温度计阻值，温度计阻值应稳定，不得有短路或断路现象。对于金属外壳的温度计，感温体不得与外壳短路。6.3示值校准
6.3.1温度计的安装
外观检查合格的温度计，装入低温比较恒温器中。温度计安装时要保证与比较铜块做好热接触，同时做好引线热锚。根据被校准温度计的校准温区，选择低温标准铂电阻温度计和/或低温标准铁电阻温度计作为标准器。
6.3.2校准点的确定
根据被校准温度计的实际使用温区，参考表2所列的校准点间隔，确定校准点。当被校准温度计的使用温区下限高于4K时，或用户有要求时，应该在靠近校准温区的下限端适当增加校准点数。
表2校准点分布建议表
1.2K～1.8K（含）
1.8K~2.4K（含）
校准点间隔
2.4K5.0K（含）
5K～10K（含）
10K～26K（含）
26K～100K（含）
100K~273.16K
6.3.3温度计测量电流的选择
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表2（续）
校准点间隔
0.3K~0.5K
本规范覆盖的这几种被校准温度计，随着温度下降电阻呈指数上升。为了兼顾测量灵敏度和温度计的自热效应，在校准中应根据温度计阻值变化调整测量电流，保持温度计有适当的输出电压。
测量电流不能反向的温度计，测量一次正向测量电流时的电压输出，再测量一次测量电流为零时的电压输出，二者之差（V－V。）除以测量电流，就是温度计的电阻值。
测量电流可以反向的温度计，测量一次正向测量电流时的电压输出，再测量一次反Vt-V.
向测量电流时的电压输出，二者差值的平均值-二，除以测量电流，就是温度计?
的电阻值。
具体温度计的测量电流（测量电压）数值确定方法和测量电流反向与否，以厂家的温度计使用说明书为准。
6.3.4被校温度计电阻值的确定
由于温度计阻值变化可达几个数量级，测量电流要随之调整，恒流源的输出电流对名义值可能会有偏离，为此需要用几只不同阻值的标准电阻来监测、修正测量电流的数值。
针对被校准温度计的阻值，选择同一量级阻值的标准电阻做测量电流的修正。具体方法是确定测量电流I之后，测量标准电阻R。上的电压降Vs，再测被校准温度计R上的电压降V，两次测量的电流换向/反向模式相同。被校准温度计的阻值：
6.3.5温度计的校准过程
根据温度计的使用温区和第6.3.2条确定的校准点进行校准，按照6.3.3条确定温度计的测量电流。
用电桥检测标准电阻温度计指示比较铜块的控温效果，校准点上恒温器比较铜块的温度波动，20K及其以下控温波动一般控制在20min土0.5mK之内，20K以上控温波动一般控制在20min土2.5mK之内。4
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在恒温器比较铜块的温度波动小于允许值后稳定5min，开始温度计的测量。若温度计测量未结束，铜块温度波动超出允许值，则需等待温度稳定后再重新开始测量。
被测温度计的测量由精密数字电压表完成，按照如下顺序测量：被测温度计1的正向测量电流，被测温度计1的零电流或反向测量电流：被测温度计2的正向测量电流，被测温度计2的零电流或反向测量电流；被测温度计n的正向测量电流，被测温度计n的零电流或反向测量电流。测量遍后，再按顺序重复测一遍，按第6.3.4条给出的电阻计算方法取两遍测量结果的平均值为被测温度计在这个温度点的阻值。标准电阻温度计的示值由电桥给出。标准电阻温度计的温度，按低温标准铁电阻温度计或低温标准铂电阻温度计检定规程给出的方法计算。6.3.6温度计自热效应的测定
通常选择液氨沸点、液氮沸点或被校准温度计使用温区的较高温度段做温度计自热效应的测定。一般在一、二个典型温度点上测量自热效应即可。温度计自热效应的测定，一般先用第6.3.3条选择的测量电流I，测量被校准温度计的阻值R1，接着测量电流12取原先的1.5倍或2倍，再测量被校准温度计的阻值R2。待校准完成之后，依据分度表中的电阻灵敏度，按式（6）计算出被校准温度计的自热效应SH：
S =[(I,/1,-1](dR/dT)
这里的dR/dT是这支温度计在这个温度点上的电阻灵敏度，从校准数据拟合计算分度表中查出。
通常情况下数据拟合计算时不用做自热效应修正，只在不确定度评定和证书中说明即可。
6.4校准数据处理
6.4.1校准数据拟合计算
校准完成后，首先整理出全部校准点的温度一电阻数据组，按温度由低到高排列。选择式（1）～式（4)中的一种形式用最小二乘法做拟合计算，通常情况下选式（1）即可。
选式（1）拟合时，取校准数据中电阻最大（Rmx）和最小（Rmin）的两个值，按式（7）和式（8）计算归一化常数A和B。2
A = In(Rmx)- In(Rmm)
2ln(Rmax）
B = 1 ~ In(Rmx)- In(Rmm)
可以在整个被校准温度计的使用温区上做数据拟合，当在整个使用温区上拟合偏差较大时，可以将整个使用温区分成二个至三个温区进行拟合。5
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校准数据拟合的标准偏差按式（9）计算。DTstd =
Z(Tc-i - Te :)/(m - n - 1)
式中，DT是校准数据拟合的标准偏差，按温度表示；Tc-,是校准点数据拟合后得出的温度值；TE；是校准点实测的温度值；m是参加拟合的校准点数；n是拟合的方次。拟合方次按以下两条原则确定：第一，在某一个温区做拟合计算时，随着拟合方次的增加，拟合标准偏差明显减小，但拟合方次达到某一方次后，再增加拟合方次，拟合标准偏差不再明显减小了；第二，一般情况下拟合方次不要超过11次方，或者不要超过拟合校准点数的一半。
若以上两条原则不能同时满足，就要考虑重新划分拟合温区，或者分析校准数据的质量，判断是控温测量的问题，还是温度计本身的同题。当温度计的校准数据分成二个以上温区拟合时，应保证相邻温区有适当的重叠，确保拟合曲线连续一致。
6.4.2分度表的计算
T～浆分度表。
依据选用的拟合形式和最小二乘法拟合系数，计算出R～TdT
在温度计使用温区的低温段，分度表中灵敏度变化极快，在以电阻为自变量的分度表中，电阻的步长应随温度、电阻灵敏度的变化而调整。分度表相邻两个点的电阻灵敏度相对变化(dR/dT)与
与分度表相邻两个点温度差值（△T）的乘积，应控制在测量不dR/dT
确定度的10%之内。
6.4.3拟合结果的检验
本规范覆盖的这几种温度计在其使用温区的低温段，电阻灵敏度变化特别快，为了检验拟合计算的合理性和可靠性，防止过度拟合，应做电阻灵敏度曲线图哭～T 和相dT
对电阻灵敏度曲线图祭～T。灵敏度曲线应单调、平滑，否则需考虑调整拟合方次RdT
与温区划分。
6.4.4温度计使用温区与相对应的不确定度本规范覆盖的这几种温度计，在使用温区内阻值和灵敏度变化大，随着温度上升灵敏度下降明显，相同电测仪表在不同温区同一支温度计的测量不确定度会有较大变化。因此，需要判定温度计的合理校准温区，并依据分度表的灵敏度分段评定温度计的不确定度。根据实际校准温区、温度计灵敏度与电测仪表的性能指标，依据校准点数据拟舍的偏差情况，确定温度计的不确定度。可以划分温区给出各段温区的不确定度评定结果。
7校准结果表达
校准结果在校准证书上反映，校准证书应给出校准实验室和被校准温度计的基本信息，说明本次校准所用测量标准的溯源性及有效性，校准过程中采用的测量电流/测量6
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电压数值的确定方法和测量电流反向与否，以及校准结果及其测量不确定度的说明。校准证书应给出校准点数据，给出各温区拟合计算所采用的多项式形式，给出拟合磐形式给出。
偏差表、拟合系数，各温区相对应的不确定度，分度表一般以R～TdT
校准证书应给出自热效应的测定点、测量电流及相应的自热效应数值。分度表中温度与电阻值的有效位数末位数，根据不确定度评定结果确定，8复校时间间隔
温度计的复校时间间隔由用户自主决定，建议最长不超过2年。7
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