溫度基準(zhǔn)平臺(tái)完善與優(yōu)化.pdf

1、ITS-90國(guó)際溫標(biāo)是由一系列溫度定義固定點(diǎn)、內(nèi)插儀器及內(nèi)插公式組成。提升國(guó)家溫度基準(zhǔn)平臺(tái)水平主要是開展國(guó)際接觸測(cè)溫領(lǐng)域的前沿研究，提高溫度定義固定點(diǎn)的復(fù)現(xiàn)水平，保證國(guó)家溫度量值的國(guó)際等效性。 高溫鈉熱管在500 ℃～1200℃具有優(yōu)良的等溫特性，故在溫度計(jì)量領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)量院通常采用鈉熱管固定點(diǎn)爐復(fù)現(xiàn)ITS-90國(guó)際溫標(biāo)的鋁、銀凝固點(diǎn)，而國(guó)內(nèi)在此方面的研究近乎空白。為了開展鈉熱管固定點(diǎn)爐的研究，進(jìn)一步提高鋁、

2、銀凝固點(diǎn)的復(fù)現(xiàn)水平，并為開展氣控?zé)峁?、溫度放大器的前沿研究奠定基礎(chǔ)，近年來，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院建立了鈉熱管制作系統(tǒng)并開展了相關(guān)的研究。 本論文詳細(xì)介紹了已建立的鈉熱管制作系統(tǒng)、制作原理及工藝、鈉熱管固定點(diǎn)爐及其等溫特性、鈉熱管固定點(diǎn)爐復(fù)現(xiàn)鋁凝固點(diǎn)的“連續(xù)熱流密度法”。 鈉熱管制作系統(tǒng)可完成熱管的檢漏、清洗、真空除氣、高純鈉充灌、密封及吸液芯潤(rùn)濕。在鈉熱管研制過程中，將高純鈉充入熱管并保證高純鈉不被氧化、污染，這是確保熱管

3、良好性能的關(guān)鍵。為了解決此關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套獨(dú)特的充灌系統(tǒng)，其在高純氬氣作用下，將液態(tài)金屬鈉充入熱管并通過充氣罐內(nèi)氬氣壓力的變化判斷充鈉管道是否暢通。 研究了鈉熱管固定點(diǎn)爐的等溫性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)爐溫控制在比鋁凝固點(diǎn)低約3℃時(shí)，兩臺(tái)鈉熱管固定點(diǎn)爐(s/n SHPF-1、s/n SHPF-2)在固定點(diǎn)容器溫度計(jì)阱底部垂直方向150mm范圍內(nèi)最大溫差分別不超過15mK和11mK，是國(guó)內(nèi)的最高水平。同時(shí)，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家計(jì)量院鈉熱

4、管固定點(diǎn)爐相比，該技術(shù)指標(biāo)也非常令人滿意。 采用“連續(xù)熱流密度法”高精度復(fù)現(xiàn)了鋁凝固點(diǎn)。在凝固溫坪達(dá)到最高值后約3小時(shí)內(nèi)的溫坪變化小于0．6mk，該值非常接近理想純金屬的凝固溫度。因此，這段溫坪可以滿足高精度復(fù)現(xiàn)鋁凝固點(diǎn)的需要．首次發(fā)現(xiàn)凝固溫坪中出現(xiàn)鋸齒狀波動(dòng)，并分析了產(chǎn)生鋸齒狀波動(dòng)的原因。同時(shí)，創(chuàng)新性地提出了延緩鋸齒狀波動(dòng)的相應(yīng)措施——利用室溫的石英玻璃管進(jìn)行二次誘導(dǎo)。 建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)水熱管管內(nèi)流動(dòng)和傳熱過程進(jìn)

5、行數(shù)值模擬，數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。 水三相點(diǎn)是ITS-90國(guó)際溫標(biāo)最重要的定義固定點(diǎn)，在建立、復(fù)現(xiàn)和傳遞ITS-90國(guó)際溫標(biāo)中發(fā)揮重要作用。故本論文還開展了水中氫氧同位素、水的純化對(duì)水三相點(diǎn)溫度的影響、水三相點(diǎn)容器長(zhǎng)期漂移、不同水源的水三相點(diǎn)容器的比對(duì)等相關(guān)研究。同時(shí)，為保證國(guó)家基準(zhǔn)水三相點(diǎn)值的國(guó)際等效性，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院代表中國(guó)參加了國(guó)際計(jì)量局(BIPM)組織的CCT-K7水三相點(diǎn)容器國(guó)際關(guān)鍵比對(duì)。結(jié)果表明：我國(guó)的