基標準實驗室的建立

客戶背景

當發展中國家開始建立計量基礎設施或加入國際性組織（例如歐盟）時，就需要建立一個國家計量研究機構（NMI）來進行溫度基標準測量。這些 NMI 一般就成為了相關國家內更低級別實驗室的溯源鏈。除了提供可溯源性之外，NMI 還往往為其國家內的其它實驗室提供咨詢和建議。

這樣的 NMI 內的溫度設施一般包括一個基標準實驗室，利用固定點復現國際溫標（ITS-90）。實驗室將期望嚴格滿足國際標準ISO17025:2005“檢測和校準實驗室能力認可準則”（General Requirement for Competence of Calibration and Testing Laboratories）的要求。

復現1990年國際溫標（ITS-90）的基標準實驗室：- 196 ℃（77K）～ 962 ℃（1235K）

NMI 的基標準溫度實驗室要求具有類似于位于美國猶他州（Utah）和英國諾里奇（ Norwich ）的哈特實驗室的能力。實驗室需要能夠復現ITS-90，并為- 196 ℃（77K）～ 962℃（1235K）溫度范圍內的標準鉑電阻溫度計（SPRT）提供校準。

ITS-90 是國際上公認的維護全球溫度兼容性的標準。實驗室實現了ITS-90，就能夠利用固定點容器和相關的槽和保存爐復現一系列本征溫度點，在表1所列的溫度點維持穩態。

表1 ITS-90 固定點

固定點	溫度
液氮的沸點（BPLN2）II，1	- 196℃
汞三相點（TPHg）	- 38.8344℃
水三相點（TPH2O）II	0.01℃
鎵熔點（MPGa）	29.7646℃
銦凝固點（FPIn）	156.5985℃
錫凝固點（FPSn）	231.928℃
鋅凝固點（FPZn）	419.527℃
鋁凝固點（FPAl）	660.32℃
銀凝固點（FPAg）	961.78℃
I這是幾乎所有的實驗室為了避免實現氬三相點（TPAr，- 189.3442℃）的復雜性和費用而采用的比對點。 II ITS-90溫標的基本參考點。 1 BPLN2需要一個可溯源至國家標準的 SPRT。

每一個容器都需要一個專用的SPRT檢查標準在每次實現時來檢測其性能。并且還需要一個實現SPRT，使得容器能夠達到穩態。當工作在500 ℃以上的溫度時，就需要一個退火爐，以防止損壞所有的SPRT。SPRT的電阻是用一個0.1 ppm的直流電橋進行測量的，該直流電橋根據在油槽內維護的10Ω標準電阻進行平衡。軟件是非常有用的，它可以提供系數和內插表的計算。

在進行熱電偶校準時，一個高性能的數字萬用表（DMM）被用來測量熱電偶的電壓輸出。制冰設備為熱電偶參考端提供一個冰點。

環境條件的變化會影響測量結果。實驗室的溫度和濕度由一個溫濕度儀監測和記錄。

推薦的儀器（表4）可以提供達到哈特基標準實驗室（表2 和表3）不確定度（k=2）水平的各種方法。當然，這將終依賴于實驗室操作規范和程序的制定。哈特能夠為這一過程提供幫助。

表2 哈特公司（Hart Scientific）計量實驗室的能力——SPRT不確定度水平

哈特計量實驗室能力
類型	溫度	不確定度	方法
SPRT（固定點）	- 196℃	2.0 mK	在NBPLN2比對
	- 38.834	2.0 mK	在TPHg校準
	0.010℃	2.0 mK	在TPW校準
	29.7646℃	2.0 mK	在MPGa校準
	156.5985℃	3.0 mK	在FPIn校準
	231.928℃	4.0 mK	在FPSn校準
	419.527℃	6.0 mK	在FPZn校準
	660.323℃	8.0 mK	在FPAl校準
	961.78℃	10.0 mK	在FPAg校準

下表中列出了熱電偶的電勢：

表3哈特公司（Hart Scientific）計量實驗室的能力——熱電偶不確定度水平

哈特計量實驗室能力
類型	溫度	不確定度	方法
貴金屬熱電偶 Au/Pt S-R 型	0℃～1000℃ 0℃～1450℃	0.02℃外推至0.025℃ 0.15℃外推至2℃	在FPSn、FPZn、FPAl 和 FPAg 進行校準

表4所需設備

編號	數量	說明	型號	備注
1	1	LN2比對校準（- 196 ℃）	7196-4
2	1	汞三相點	5900
3	2	水三相點（TPW）	5901D-Q
4	1	鎵熔點（Ga）	5943
5	1	銦凝固點（In）	5904
6	1	錫凝固點（Sn）	5905
7	1	鋅凝固點（Zn）	5906
8	1	鋁凝固點（Al）	5907
9	1	銀凝固點（Ag）	5908
10	1	汞三相點保存槽	7341 2027-DCBM
11	1	TPW保存槽	7312
12	1	鎵熔點維護裝置	9230
13	4	凝固點爐	9114	適用于銦、錫、鋅鋁
14	1	凝固點爐	9115	適用于銀
15	6	標準鉑電阻溫度計（SPRT）	5683-S	- 200 ℃～ 480 ℃
16	2	標準鉑電阻溫度計（SPRT）	5681-S	- 200 ℃～ 661 ℃
17	2	標準鉑電阻溫度計（SPRT）	5685-S	0 ℃～ 1070 ℃
18	3	工作標準 SPRT	5698-25
19	2	S型熱電偶標準，或 R型熱電偶標準	5650-20CS5649-20CS	使用參考端
20	1	金-鉑熱電偶	5629-B
21	1	基標準電橋10通道掃描器軟件 IEEE接口	5581 5313-02 5313-004 5313-003
22	1	電阻標準	5430-10	10 ?
23	1	電阻保存槽	7108
24	1	退火爐	9117
25	1	溫濕度儀	1621-S
26	1	碎冰系統	Scottsman AC 55 Crushman 360 （碎冰機） QL3-4H（過濾器	熱電偶參考
27	1	干冰器	Polyfoam 460	需要液態二氧化碳或使用液氮
28	1	杜瓦瓶	2028	冰參考
29	1	數字萬用表	8508A
		培訓和認可 2
1. 所有項均包括可認可 /可溯源至相應國家標準的證書。 2. 哈特公司（ Hart Scientific）能夠幫助安裝和認可，并在我們的**標準實驗室之一提供完整的技術培訓，以及現場跟蹤。終確保設備完全工作正常，實現 ITS-90，實驗室符合 ISO 17025的要求。

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