专利名称：低温温度元件校准方法
技术领域：
本发明属于温度元件校准领域，具体涉及一种低温温度元件校准方法。
背景技术：
低温温度温度元件——感温元件低温标定是在低温恒温器中完成。低温恒温器的 冷源有两种，78K以上温区使用液氮作冷源，4. 2K 80K温区使用液氦作冷源。低温恒温器 芯子结构见图1。低温恒温器由于使用昂贵的液氦，并且液氦的潜热和汽化热相对较小，因 此为了减少冷源消耗，低温恒温器体积设的都较小，其有效使用空间也较小。元件的测量引 线是绕制在低温恒温器芯子内，并且大面积粘贴在金属表面上，使测量引线与低温恒温器 芯子间的绝缘电阻大大降低。这种结构是考虑到测量引线漏热和绝缘电阻等因素，综合考 虑后的结构方案。低温恒温器芯子中测量引线端子一般有48个，其中4个端子用来测量标 准套管铂电阻温度计，剩下的44个端子用来测量感温元件。 传统的校准测量方法如图2所示，该方法采用四线测量方式，包括如下步骤(l) 用44个端子将11只感温元件的测量引线引出后，用恒流串联法测量；(2)连接低温恒温器 上的外接线端子和扫描开关系统；(3)连接恒流源、标准电阻、扫描开关、数字电压表接线； (4)液氦灌装；(5)温控仪对低温恒温器芯子中的恒温铜块进行高精度控温；(6)待恒温精 度达到控温要求后，开始感温元件电阻测量。恒流源对标准电阻和元件串联电路提供恒定 直流电流。高精度数字电压表分别测量标准电阻和被测元件两端电压。经计算得出被测感 温元件的电阻值。 上述方法的缺点是一次实验安装感温元件数量少，一次最多安装11只，因此实验 成本较高。
发明内容
本发明的目的是，提供一种提高低温感温元件校准效率、降低低温感温元件校准
成本的低温温度元件校准方法。 本发明是这样实现的 —种低温温度元件校准方法，包括如下步骤 [OOOS] (1)连接感温元件； (2)连接低温恒温器上的外接线端子和扫描开关系统；
(3)连接恒流源、标准电阻、扫描开关、数字电压表接线；
(4)液氦灌装；
(5)控温 对低温恒温器芯子中的恒温铜块进行高精度控温；
(6)领[J量 设置标准电阻和一只被测感温元件处于电流导通状态；分别测量标准电阻和被测 感温元件两端电压；切换感温元件，从而完成每个感温元件的测量；
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所述的连接感温元件的具体步骤如下感温元件通过2个引脚同低温恒温器的恒 温铜块端子连接，恒温铜块端子共48个，1 44号端子为感温元件连接端子，感温元件n的 一个引脚同n+1号端子连接，另一个引脚同n+2号端子连接；其中，n为大于1且小于41的 自然数；标准套管铂电阻温度计接45 48号端子；恒温铜块端子同低温恒温器上的外接 线端子为一一对应关系； 所述的连接低温恒温器上的外接线端子和扫描开关系统的具体步骤如下外接线 端子n号、n+1号、n+2号、n+3号对应于扫描开关第n通道，其中，n大于1且小于42的自然数。 如上所述的测量步骤中，调整扫描开关，使恒流源电流Is流经标准电阻、第n条引
线、第n-1只感温元件、第n只感温元件、第n+1只感温元件以及第n+3条引线； 第n只元件的阻值为<formula>formula see original document page 4</formula>
式中Rn—第n只感温元件内阻； Vm-第n只感温元件两端电压； R厂标准电阻； Vs—标准电阻两端电压； n—大于1小于41的自然数。 本发明的有益效果是 在低温恒温器芯子里安装41只感温元件，比传统测量方法多出30只，安装数量提 高了将近3倍。这样，在液氦消耗量基本相当的情况下，使用该方法，可以提高校准效率约 3倍，成本可以降低75%。
图1是现有的低温恒温器芯子结构示意图；
图2是现有的校准测量方法测量原理图；
图3是本发明的一种低温温度元件校准方法的原理图
图4是本发明的一种低温温度元件方法的第1只元件
图5是本发明的一种低温温度元件方法的第n只元件
图中1.外接线端子，2.低温液体容器，3.热锚，4.领U 计，6.恒温铜块。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明的一种低温温度元件校准方法进行介绍
如图3所示， 一种低温温度元件校准方法，主要包括如下步骤
(1)连接感温元件 按照低温温度元件校准规范，将标准套管铂电阻温度计、感温元件安装到低温恒 温器的恒温铜块中；具体步骤如下 感温元件通过2个引脚同低温恒温器的恒温铜块端子连接，恒温铜块端子共48 个，1 44号端子为感温元件连接端子，45 48号端子为标准套管铂电阻温度计连接端
测量原理图 测量原理图。
量引线，5.元件和标准温度
感温元件1的一个引脚同端子1和2号端子连接，另一个引脚同3号端子连接，1 号端子和2号端子短接；感温元件2的一个引脚同3号端子连接，另一个引脚同端子4号连 端子接；感温元件3的一个引脚同4号端子连接，另一个引脚同端子5号端子连接；依次类 推，感温元件n的一个引脚同n+l号端子连接，另一个引脚同n+2号端子连接，其中，n为大 于1且小于41的自然数；感温元件41的一个引脚同42号端子连接，另一个引脚同43号端 子和44号端子连接，43号端子同44号端子短接；标准套管铂电阻温度计接45 48号端 子，恒温铜块端子同低温恒温器上的外接线端子为一一对应关系；
(2)连接低温恒温器上的外接线端子和扫描开关系统 具体连接方式如下1号、2号、3号、4号外接线端子对应于扫描开关的第1通道， 2号、3号、4号、5号外接线端子对应于扫描开关第2通道；依次类推，外接线端子n号、n+l 号、n+2号、n+3号对应于扫描开关第n通道；其中n大于1且小于42的自然数；
(3)连接恒流源、标准电阻、扫描开关、数字电压表接线
(4)液氦灌装 按照低温温度元件校准规范，进行液氦灌装；
(5)控温 打开温控仪对低温恒温器芯子中的恒温铜块进行高精度控温；温控仪为现有通用 设备； (6)测量 待恒温精度达到控温要求后，开始感温元件电阻测量。设置恒流源为标准电阻和 被测元件提供恒定直流电流；此时，标准电阻和一只被测感温元件处于电流导通状态。高精 度数字电压表分别测量标准电阻和被测感温元件两端电压。 如图4所示，测量第1只感温元件时，调整扫描开关，使恒流源电流Is流经标准电 阻、第1条引线、第1只感温元件、第2只感温元件以及第4条引线。 由于^是用数字电压表测量的，数字电压表内阻> 10GQ，引线电阻〈IOOQ，所 以在测量时，引线电阻相对于数字电压表内阻可以忽略不计。从而得到第l只感温元件的 阻值<formula>formula see original document page 5</formula>
式中R「-第1只感温元件内阻；
Vri—第1只感温元件两端电压；
Rs-标准电阻；
Vs—标准电阻两端电压。 如图5所示，在测量第n只感温元件时，调整扫描开关，使恒流源电流Is流经标准 电阻、第n条引线、第n-l只感温元件、第n只感温元件、第n+l只感温元件以及第(n+3)条 引线； 由于Vm是用数字电压表测量的，数字电压表内阻〉10GQ，引线电阻〈IOOQ，所 以在测量时，引线电阻相对于数字电压表内阻可以忽略不计。从而得到第n只元件的阻值 为 Rn = (Vrn/Vs) Rs (2)
式中Rn—第n只感温元件内阻； Vm—第n只感温元件两端电压； Rs-标准电阻； Vs—标准电阻两端电压； n_大于1小于41的自然数。 扫描开关用来完成不同的感温元件之间的切换，从而完成每个感温元件的测量。
权利要求
一种低温温度元件校准方法，包括如下步骤(1)连接感温元件；(2)连接低温恒温器上的外接线端子和扫描开关系统；(3)连接恒流源、标准电阻、扫描开关、数字电压表接线；(4)液氦灌装；(5)控温对低温恒温器芯子中的恒温铜块进行高精度控温；(6)测量设置标准电阻和一只被测感温元件处于电流导通状态；分别测量标准电阻和被测感温元件两端电压；切换感温元件，从而完成每个感温元件的测量；其特征在于所述的连接感温元件的具体步骤如下感温元件通过2个引脚同低温恒温器的恒温铜块端子连接，恒温铜块端子共48个，1～44号端子为感温元件连接端子，感温元件n的一个引脚同n+1号端子连接，另一个引脚同n+2号端子连接；其中，n为大于1且小于41的自然数；标准套管铂电阻温度计接45～48号端子；恒温铜块端子同低温恒温器上的外接线端子为一一对应关系；所述的连接低温恒温器上的外接线端子和扫描开关系统的具体步骤如下外接线端子n号、n+1号、n+2号、n+3号对应于扫描开关第n通道，其中，n大于1且小于42的自然数。
2. 根据权利要求1所述的一种低温温度元件校准方法，其特征在于所述的测量步骤 中，调整扫描开关，使恒流源电流Is流经标准电阻、第n条引线、第n-l只感温元件、第n只 感温元件、第n+l只感温元件以及第n+3条引线；第n只元件的阻值为Rn = (V迈As) Rs (1)式中Rn-第n只感温元件内阻；Vm--第n只感温元件两端电压；R厂标准电阻；v厂-标准电阻两端电压；n—大于1小于41的自然数。
全文摘要
本发明属于温度元件校准领域，具体涉及一种低温温度元件校准方法；旨在提高低温感温元件校准效率、降低低温感温元件校准成本。本发明中，感温元件通过2个引脚同低温恒温器的恒温铜块端子连接，感温元件n的一个引脚同n+1号端子连接，另一个引脚同n+2号端子连接；其中，n为大于1且小于41的自然数；标准套管铂电阻温度计接45～48号端子；恒温铜块端子同低温恒温器上的外接线端子为一一对应关系；外接线端子n号、n+1号、n+2号、n+3号对应于扫描开关第n通道，其中，n大于1且小于42的自然数。在低温恒温器芯子里安装41只感温元件，比传统测量方法的安装数量提高了将近3倍，成本可以降低75％。该发明可以应用于低温温度元件校准领域。
文档编号G01K15/00GK101738271SQ20081017731
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月14日 优先权日2008年11月14日
发明者崔文德, 李铁鹏, 王文革 申请人:北京航天计量测试技术研究所