IEC 60751:2008文件這樣定義鉑電阻熱遲滯性：將鉑電阻置于上限溫度后測量其在溫度范圍中間點的電阻值，然后將其置于下限溫度后再測量其在同樣的中間溫度點時的電阻值，兩次測得的中間溫度點的電阻差即為鉑電阻熱遲滯性。
生產工業鉑電阻所使用的鉑電阻元件主要有薄膜鉑電阻和鉑絲型鉑電阻兩個大類。
薄膜鉑電阻元件一般采用激光噴鍍法，將薄膜狀的金屬鉑沉積到氧化鋁基片上。因為薄膜狀的鉑和氧化鋁基片貼附得很緊密，所以不可避免地會產生應力。這個應力是薄膜鉑電阻熱遲滯現象產生的主要原因。
外繞式整體燒結鉑電阻元件、內繞式陶瓷鉑電阻元件、云母鉑電阻元件這幾種均屬于鉑絲型鉑電阻。將鉑絲繞制在陶瓷、石英或玻璃這些與之有著相同熱膨脹系數的材料上并封裝即制成鉑絲型鉑電阻。這樣的結構能提供足夠的保護，有效地防止振動，同時在溫度改變時不會引入大的應力。因此在理論上講鉑絲型鉑電阻熱遲滯性比較小。
1、熱遲滯性試驗方案設計
我們對IEC 60751:2008文件中鉑電阻熱遲滯性的測量方法略作改動，將上限溫度改為300℃，將中間溫度點改為0℃，將下限溫度改為-80℃，在此基礎上設計試驗方法。
針對薄膜鉑電阻和鉑絲型鉑電阻兩種類型的鉑電阻，我們分別選取3支A級品作為試驗樣品。采用兩臺波動性為±10mK/30min、均勻性為5mK的 低溫酒精槽用作-80℃和0℃的熱源；采用一臺波動性為±10mK/30min、均勻性≤10mK的恒溫油槽作為300℃的熱源。采用三支一等標準鉑電阻溫度計作為溫度標準器對熱源溫度進行實時監控。使用一臺TM-3022T標準鉑電阻溫度計溫度表作為溫度/電阻顯示設備。
試驗方法設計如下：將兩臺低溫酒精槽分別設置到-80℃和0℃；將恒溫油槽設置到300℃進行恒溫，在每臺恒溫槽中插入一支一等標準鉑電阻溫度計，并將這三支標準溫度計連接至TM-3022T標準鉑電阻溫度計溫度表，對槽溫進行溫度監控。待這三臺恒溫槽的溫度都恒定在設置溫度1h后，將三支薄膜鉑電阻元件的的鉑電阻同時放入300℃油槽中，恒溫1h后拿出，于空氣中放置5min后放入0℃酒精槽中，恒溫0.5h后使用TM-3022T標準鉑電阻溫度計溫度表測量其在0℃下的電阻值Rhi1(i=1，2，3)。然后將這三支薄膜鉑電阻拔出，在空氣中放置5min后再放入-80℃的低溫酒精槽中恒溫1h，取出后依舊在空氣中放置5min，然后放入0℃酒精槽中，恒溫0.5h后測量其在0℃下的電阻值Rli1(i=1，2，3)， |Rhi1-Rli1|(i=1，2，3)即為該三支薄膜鉑電阻在0℃的熱遲滯性。再重復以上試驗流程兩次，得到|Rhi2-Rli2|(i=1，2，3)和|Rhi3-Rli3|(i=1，2，3)，測得該三支薄膜鉑電阻第二次和第三次在0℃的熱遲滯性數據。
使用三支鉑絲型鉑電阻溫度計按照以上方法進行熱遲滯性試驗，測得三次在0℃的熱遲滯性數據，分別為：|Rhj1-Rlj1|、|Rhj2-Rlj2|和|Rhj3-Rlj3|。
2、鉑電阻熱遲滯性試驗結果
①薄膜鉑電阻熱遲滯性試驗結果
三支薄膜鉑電阻在0℃的熱遲滯性試驗結果如表1所示。這三支薄膜鉑電阻在0℃的三次熱遲滯性測量數據如圖1所示。
表1 薄膜鉑電阻熱遲滯性試驗的測量數據
圖1 薄膜鉑電阻在0℃的熱遲滯性
從圖1中可知，這三支薄膜鉑電阻熱遲滯性第一次測量時較大，都在100mK左右；到第二次測量時，薄膜鉑電阻熱遲滯性顯著下降，在80mK左右；到第三次測量時，薄膜鉑電阻熱遲滯性繼續下降，達到50mK左右。由表1還可看出，將薄膜鉑電阻置于高溫300℃下后測得的0℃電阻值要高于將鉑電阻溫度計置于低溫-80℃下后測得的0℃電阻值。
②鉑絲型鉑電阻熱遲滯性試驗結果
三支鉑絲型鉑電阻在0℃的熱遲滯性試驗結果如表2所示。這三支鉑絲型鉑電阻在0℃的三次熱遲滯性測量數據如圖2所示。
表2 鉑絲型鉑電阻熱遲滯性試驗的測量數據
圖2 鉑絲型鉑電阻在0℃的熱遲滯性
從圖2中可知，鉑絲型鉑電阻在0℃的熱遲滯性明顯小于薄膜型鉑電阻溫度計，第一次測量的鉑絲型鉑電阻熱遲滯性在20mK左右；第二次測量的鉑絲型鉑電阻熱遲滯性在18mK左右；到第三次測量時，鉑絲型鉑電阻熱遲滯性在17m左右。可見雖然隨著測量次數的增多，熱遲滯性在逐步減小，但減小的幅度并不像薄膜型鉑電阻那樣顯著。由表2可看出，將鉑絲型鉑電阻于高溫300℃下后測得的0℃電阻值也要略高于將鉑絲型鉑電阻置于低溫-80℃下后測得的0℃電阻值。
通過試驗我們可以得出結論：薄膜鉑電阻在0℃的熱遲滯性遠大于鉑絲型鉑電阻。其原因主要還是薄膜狀的鉑和氧化鋁基片貼附的很緊密，在熱膨脹和熱收縮時不可避免地會產生應力。而鉑絲型鉑電阻溫度計中的鉑絲是繞制在石英或玻璃這些與之有著相同熱膨脹系數的材料上，因此幾乎不產生應力，所以鉑絲型鉑電阻的熱遲滯性很小。
隨著試驗次數的增多，鉑電阻熱遲滯性會逐漸減小，那是因為隨著升降溫的增多，應力逐漸減小的緣故。薄膜鉑電阻的應力減小的很快，因此熱遲滯性的減小也就很顯著，鉑絲型鉑電阻本身的應力就很小，因此其熱遲滯性的減小也就不很明顯。
作者：朱蕾，蘇州市計量測試研究所
相關閱讀
昌暉儀表聊薄膜鉑熱電阻
選對鉑電阻元件 提高鉑電阻質量和使用壽命
