Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

About a new definition of kelvin

Neyezhmakov P., Nazarenko L., Pavlenko Y.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 9

954--957

EN

The kelvin, a unit of temperature T, is presently defined by the temperature of the triple point of water. Thus, the kelvin is linked with a material property. But in fundamental laws of physics temperature always appears as thermal energy kT. The 24th CGPM made the historical decision to redefine the kelvin through the Boltzmann constant k. The latest results on Boltzmann constant determination and practical realization of a new definition are reviewed. The new definition of thermodynamic temperature is fully independent of the material properties, technical implementation of the measurement, the temperature level and its span. The new definition of kelvin is now the motivation for the development of new measurement methods based on basic physical laws – primary thermometry, and finally it will lead to new temperature standards.

PL

Kelwin to jednostka temperatury termodynamicznej, która obecnie określona jest przez temperaturę punktu potrójnego wody. Dotychczas, definicja jednostki kelwin była powiązana z właściwościami materiału. Zgodnie z podstawowymi prawami fizyki, pojęcie temperatury wynika z energii termicznej kT. W Międzynarodowym Biurze Miar (BIPM) podjęta została historyczna decyzja o ponownym zdefiniowaniu jednostki kelwin przy użyciu stałej Boltzmanna k. W artykule przestawiono najnowsze osiągnięcia metrologiczne dotyczące wyznaczenia stałej Boltzmanna i zmierzające do praktycznej realizacji nowej definicji kelwina. Omówiono podstawy wyznaczenia stałej Boltzmanna. Przewiduje się nowa definicja kelwina umożliwi pomiary temperatury ze standardową niepewnością względną dochodzącą do 10-6. W pracy przedstawiono dokumenty metrologiczne Międzynarodowego Biura Miar związane z nową definicją kelwina i prace badawcze europejskich instytucji metrologicznych. Podano skutki jakie niesie nowa definicja dla rozwoju metrologii i pomiarów temperatury. Nowa definicja jednostki temperatury termodynamicznej będzie niezależna od właściwości substancji, realizacji technicznej i zakresu temperatury. Ułatwi to rozwój termodynamicznych metod pierwotnego pomiaru temperatury (ang. primary thermometry). Wpłynie to dokładność skali temperaturowej i pomiarów temperatury, w tym bezstykowych pomiarów radiacyjnych. Nowa definicja kelwina nie wymaga zmian w Międzynarodowej Skali Temperatury (ITS-90).

2

Bilateralne porównania komórek do realizacji punktu potrójnego wody i rtęci w GUM i INTiBS PAN

Szmyrka-Grzebyk A., Grudniewicz E., Manuszkiewicz H., Roszkowski W., Jancewicz D., Kowal A.

Metrologia : biuletyn informacyjny Głównego Urzędu Miar

|

2010

|

nr 3

52--56

PL

Termometrami interpolacyjnymi w szerokim zakresie temperatur definiowanych przez MST-90 są czujniki platynowe termometrów rezystancyjnych. W zakresie od 13,8033 K do 273,16 K jest to czujnik typu kapsułkowego, a w zakresie od - 189,3442 °C (83,8058 K) do 961,78 °C czujnik platynowy z długą nóżką. Oba czujniki muszą być wzorcowane w punkcie potrójnym argonu, rtęci i wody. W Polsce państwowy wzorzec jednostki temperatury dla niskich temperatur znajduje się w INTiBS, a wzorzec dla wyższych temperatur - w GUM. W celu określenia spójności pomiarowej między wzorcami GUM i INTiBS przeprowadzono bilateralne porównania dokładności realizacji temperatury punktu potrójnego wody i rtęci. Porównania te wykazały, że temperatura punktu potrójnego wody w komórce INTiBS jest o 0,20 mK niższa od temperatury w komórce GUM. Wynik ten potwierdza rezultaty uzyskane wcześniej w porównaniach międzynarodowych. Temperatura punktu potrójnego rtęci w komórce GUM i INTiBS pozostaje w bardzo dobrej zgodności 0,07 mK.

EN

Standard platinum resistance thermometers, SPRTs, are interpolating thermometers in a wide temperature range defined by the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90). In the range from 13,8033 K (triple point of hydrogen) to 273,16 K (triple point of water) a capsule type SPRT is the interpolating instrument. In the higher temperature range from -189,3442 °C (triple point of argon) to 961,78 °C (freezing point of silver) a long stem platinum thermometer is recommended to be used for interpolation. Both types of SPRTs must be calibrated at the triple point of water and mercury (234,3156 K). In Poland a national temperature standard for the low temperature range was established at the Institute of Low Temperature and Structure Research (INTiBS PAN) in 2001, while the higher temperature standard is maintained at the Central Office of Measures (GUM). To determine traceability between these standards, bilateral comparisons of the triple point of water and mercury cells have been carried out. Results of the comparisons demonstrated a temperature difference equal to 0,20 mK between the triple point of water realized in the INTiBS cell and the GUM cell. The same difference was observed during international comparisons between INTiBS and INRiM in Italy. The triple point of mercury temperature in the both cells, GUM and INTiBS, were in agreement within 0,07 mK with a combined uncertainty of measurements U = 0,33 mK for k = 2.

3

Metody wzorcowania czujników platynowych termometrów rezystancyjnych

Szmyrka-Grzebyk A., Kowal A., Lipiński L.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 9

762-765

PL

Czujniki platynowe termometrów rezystancyjnych wzorcowane są w punktach stałych skali temperatury, gdy wymagana jest duża dokładność pomiaru - rzędu ułamka milikelwina. Wówczas wzorcuje się termometry przy dwóch wartościach prądu pomiarowego. W przypadku przemysłowych termometrów platynowych wzorcowanie odbywa się przez porównanie ze wskazaniami termometru kontrolnego. W pracy omówiono wpływ prądu pomiarowego na dokładność wzorcowania termometru. Jeżeli wymagana niepewność nie przekracza 1 mK rezystancyjne termometry platynowe można wzorcować tylko przy prądzie 1 mA.

EN

Platinum resistance thermometers are basic sensors used for temperature measurement in the very wide temperature range - from about - 260 °C up to almost + 1000 °C. Different methods of thermometer calibration are used depending on a desired temperature range and accuracy of measurement. Highest accuracy thermometers (standard platinum resistance thermometers, SPRT) used for the interpolation of the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) [1], are calibrated in defined fixed points of the temperature scale (Table 1). Temperature values are calculated from the function W(T90), which is equal to a ratio of the thermometer resistance R(T90) at the temperature T90 to the resistance R(273,16 K) at the water triple point. The dependence is described by the equation (1). Thermometers are calibrated at two measuring currents: I = 1 mA i mA, and next the resistance value is extrapolated to the zero current (Fig 1). Many users of SPRTs measure the resistance for I = 1 mA only in order to reduce a measuring time. In this paper results of comparison between an measurement accuracy for one and two measuring currents are presented. It was shown that if a needed uncertainty of measurements is higher than 1 mK the thermometers can be calibrated for I = 1 mA only. Industrial platinum thermometers are calibrated by the reference to a control calibrated thermometer. The temperature characteristics are described by the Callendar (7) or Callendar - van Dusen (8) equations.

4

Międzynarodowe porównania wzorców temperatury dla zakresu niskich temperatur

Szmyrka-Grzebyk A., Lipiński L., Kowal A., Manuszkiewicz H.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2008

|

R. 54, nr 9

662-665

PL

Międzynarodowa Skala Temperatury z 1990 r. zdefiniowana jest w zakresie temperatur od 0,6 K aż do kilku tysięcy stopni Celsjusza. W zakresie temperatur od 13,8033 K do 273,16 K termometrem interpolacyjnym jest czujnik platynowy termometru rezystancyjnego typu kapsułkowego wzorcowany w sześciu punktach stałych. Termometr platynowy oraz komórki do realizacji punktów stałych skali MST-90 stanowią wzorce temperatury w omawianym zakresie temperatur. W celu określenia dokładności realizacji skali i zapewnienia spójności pomiarowej między wzorcami państwowymi prowadzone są międzynarodowe porównania parametrów metrologicznych komórek termometrycznych i czujników temperatury.

EN

The International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) defined between 0,65 K up to a few thousands Celsjus degrees is divided for several subranges where different types of interpolating thermometers are used. In the low temperature range from 13,8033 K up to 273,16 K a capsule type standards platinum resistance thermaometr calibated at six or eight fixed points is the interpolating instrument. The thermometer and cells for realization the fixed points are temperature standards in the temperature range. In order to determine of an accurace of the ITS-90 realization and to establish a degree of equivalence of the national standards international comparisons are organized. In the comparison, described in the paper, the temperature standards from INTiBS participate too.

5

Państwowy wzorzec jednostki temperatury w głównym urzędzie miar

Grudniewicz E.

Metrologia : biuletyn informacyjny Głównego Urzędu Miar

|

2008

|

nr 3

3--11

PL

Istotą współczesnej termometrii jest prowadzenie nieustających prac nad skalą termodynamiczną temperatury, którą wyznaczającą definicyjne punkty stałe i odpowiadające im wartości temperatury, jak również doskonalenie urządzeń do odtwarzania tych punktów. Na przestrzeni lat zmiany międzynarodowych skal temperatury odzwierciedlały dynamiczny postęp techniczny w zakresie technik pomiarowych, konstrukcji przyrządów i urządzeń oraz stosowanych materiałów. Już w kilka lat po ustaleniu kolejnej, nowej wersji skali ujawniały się jej defekty i odchylenia od skali termodynamicznej. Pojawiała się wówczas potrzeba ustalenia następnej wersji skali.

6

400 lat pomiarów temperatury, pierwszy termometr - Galileusz, 1602 r.

Michalski L., Kucharski J.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2004

|

R. 50, nr 4

29-31

PL

W związku z czterechsetną rocznicą opracowania przez Galileusza pierwszego termometru, ściśle termoskopu, w pracy podano zwięzłą historię rozwoju termometrii. Praca została podzielona między innymi na następujące działy: Era prac pionierskich, Skale temperatury z uwzględnieniem obowiązującej obecnie Międzynarodowej Skali Temperatury ITS-90, Nowa era - termometry elektryczne, Metody bezstykowe - pirometry i termografia oraz Nowe metody. W dziale nowe metody wzmiankowano: termometry kwarcowe, ultradźwiekowe, szumowe i termometry o stałych rozłożonych.

EN

At the four hundredth anniversary of inventing the thermometer, precisely a thermoscope, by Galileo Galilei, a concise history of development of thermometry is presented. The course of development is divided into several periods, such as: Era of Pioneering Works, including the appearance of the first graduated thermometer next part was devoted to Temperature Scales, up till currently used International Temperature Scale, ITS-90, followed by New Era-Electrical Thermometers covering resistance, thermoelectric and semiconductor thermometers. Era of Pyrometers started with direct eye observation of hot bodies, leading to ingenious thermal imaging systems. Contemporary trends concentrate on computerised temperature measuring systems, resulting in conceiving intelligent sensors and virtual instruments.

7

Nowa generacja kriogenicznych wzorców temperatury

Lipiński L., Szmyrka-Grzebyk A., Manuszkiewicz H., Kowal A.

Metrology and Measurement Systems

|

2002

|

Vol. 9, nr 1

67-84

PL

Międzynarodowa Skala Temperatury z 1990 r. (MST-90) definiuje 6 punktów potrójnych do wzorcowania termometrów platynowych w zakresie temperatur poniżej 0 stopni C. Przez wiele lat do realizacji tych punktów stosowane były komórki "pojedyncze" wypełnione jedną substancją wzorcową. Kilka modeli takich komórek omówiono we wstępnej części niniejszej pracy. W celu ujednolicenia konstrukcji komórek oraz metod pomiarowych, dla podniesienie spójności pomiarowej w europejskich instytucjach metrologicznych w ramach projektu Unii Europejskiej o nazwie "MULTICELLS" opracowywane są wzorce temperatury nowej generacji. Są nimi wielokomponentowe urządzenia zawierające kilka substancji wzorcowych w zamkniętych pojemnikach, przeznaczone do wzorcowania kilku termometrów w jednym cyklu chłodzenia. Dwa modele takich komórek o różnej konstrukcji zostały opracowane i wykonane we Włoszech i we Francji. Niniejsza praca zawiera opis metod pomiarowych oraz wyniki badań komórki włoskiej uzyskane w Instytucie Instytut Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN.

EN

For calibration of interpolating standard platinum resistance thermometers below 0 (degrees) C the International Temperature Scale of ITS-90 (ITS-90) defined six triple points. Four of them, argon with the triple point temperature equal to 83.8055 K, oxygen 54.3584 K, neon 24.5561 K and hydrogen in equilibrium state at 13.8033 K, are of gaseous substance at room temperature. For many years for realisation of each temperature fixed point, "single" cells filled with one reference substance have been used mostly. A few models of the single cell are described in the paper. Calibration of thermometers in a large temperature range has needed dismounting thermometers and individual cells, as well cooling a cryostat several times what consuming a big amount of cryo-liquids. Moreover, the cells manufactured by different metrological institutions characterised different parameters: quantity of reference substance, mass, shape, materials used for construction, thermal parameters. Because these differences comparison of metrological parameters of the cells and an accuracy of realisation of the temperature scale were difficult. For standarisation of the devices (cells) and measuring methods to ensure a high degree of international traceability in the field of temperature measurements below 0 (degrees) C a new generation of temperature standards has been developed in the frame of the European project FW-5 No G6RD-CT-1999-00114 MULTICELLS. Six European metrological and scientific organisation - Instituto di Metrologia G. Colonnetti (IMGC) in Italy, Institut Nationale de Metrologie (BNM/INM) in France, National Physical Laboratory (NPL) in England, Physicalisch-Technische Bundesandstalt (PTB) in Germany, NMi Van Sweden Laboratorium (VSL) in the Netherlands and Institute of Low Temperature and Structure Research (INTiBS PAN) in Poland - realise the project. Transportable, multicompartment sealed cells - contained four elements filled with reference substances placed in one isothermal frame - are tested. Two different models of the cell have been designed and fabricated by IMGC and BNM/INM. The research carried out basically is aimed to improve the knowledge on underlying physico-chemistry of the triple point realisation. An influence of geometry of the elements on thermal properties, respond time and a thermal resistance between solid-liquid interface of the substance and a standard thermometer are mainly studies. Measuring methods elaborated for determination of these parameters and the result of the Italian multicompartment cell measurements performed at INTiBS PAN in Poland are presented in the paper.