1990年国际温标(ITS—90)的基本内容

出处：按学科分类—工业技术 企业管理出版社《计量专业工程师手册》第163页（4283字）

1990年国际温标(ITS－90)从1990年1月1日起代替1968年国际实用温标(IPTS68)和1976年临时温标(EPT－76)，这是国际计量委员会1989年的决议。我国从1990年7月正式执行1990年国际温标。

ITS－90文本共四节。第一节为温度单位，第二节为温标通则，第三节为温标定义，第四节为有关补充材料及T₉₀－T₆₈的差值。ITS－90的核心内容是规定了17个定义固定点及其温度值；规定了不同温区的四种定义方法或内插仪器；规定了多个内插和定义公式。其主要内容如下：

1．表4．2－2给出ITS－90的17个定义固定点及其温度值。其中氖(Ne)、汞(Hg)三相点，铟(In)、铝(Al)、铜(Cu)凝固点和镓(Ga)熔点均为新设置的固定点。从ITS－90文本中去掉了原IPTS－68中的氖沸点(27K)，氧冷凝点(90K)和水沸点(373K)。定义固定点数目的增加，使内插公式所复现的温标更为准确。固定点的热力学赋值也有很多变化。其中金凝固点降低了0．25℃，由原来的1064．43℃变为1064．18℃，银凝固点降低了0．15℃，由原来的961．93℃变为961．78℃，锌凝固点降低了53m℃，由原来的419．58℃变为419．527℃。除水三相点(定义点)不变外，其它固定点温度值也都有变化。ITS－90中的固定点热力学温度的赋值，是当前技术测定的最准确值，比IPTS－68的赋值更接近热力学温度。图4．2－2表示出ITS－90与IPTS－68温度值的差别(t₉₀－t₆₈)。此图是1993年BIPM CCT公布的，修正了原ITS－90文本中的图表。

表4．2－2 ITS－90的定义固定点

注：［a］除³He外，其它物质均为自然同位素成分。e－H₂为正、仲分子态处于平衡浓度时的氢。

［b］对于这些不同状态的定义，以及有关复现这些不同状态的建议，可参阅“ITS－90补充资料”。表中各符号含义为：

V：蒸汽压点；

T：三相点，在此温度下，固、液和蒸汽相呈平衡；

G：气体温度计点；

M、F：熔化点和凝固点，在101325Pa压力下，固、液相的平衡温度；

W_r(T₉₀)：参考铂电阻温度计电阻比。

图4．2－2 温度差值(t₉₀－t68)／℃

2．四种定义方法或内插仪器

(1)0．65K－5．0K氦蒸气压方程。其中氦3(³He)蒸气压－温度方程适用于0．65K3．2K温区，氦4(⁴He)适用于1．25K到2．1768K(λ点)温区和2．1768K到5．0K温区。

(2)3．0K－24．5561K温区用内插气体温度计。在此温区内T₉₀借助三个温度点及氦3(³He)、氦4(⁴He)定容气体温度计定义。

(3)13K－961．78℃用铂电阻温度计作内插仪器。此温区用铂电阻温度计、14个固定点、参考函数及偏差函数定义，整个温区不可能用一种铂电阻温度计高精度复现。通常由高温铂电阻温度计、长杆铂电阻温度计和低温套管式铂电阻温度计分段复现。

(4)961．78℃以上温区用普朗克辐射定律定义。ITS－90并未指定仪器类型。常用的仪器是单色波长的光电比较仪或单色辐射温度计。只用－个固定点及光谱辐射亮度比就可定义961．78℃以上的温标。温标的上限为按此种定义方法实际可达到的最高温度。

3．定义公式或内插方程。ITS－90温标只给出17个固定点的温度值。固定点之间的温度或961．78℃以上的温度由内插方程或定义公式给出。与前述四种定义方法相对应的有多种定义公式，这是由于ITS－90设定了多个子温区(Subranges)。有关0．65K～5．0K氦蒸气压温度方程及3．0K～24K温区气体温度计的内插公式请参看ITS－90文本。

应用面广而且变化较大的是13K～961．78℃铂电阻温区的内插公式。其基本原则是铂电阻的电阻比W(T₉₀)由参考函数W_r(T₉₀)及偏差函数ΔW(T₉₀)确定，即：

W(T₉₀)=W_r(T₉₀)+ΔW(T₉₀) (4．2－5)

参考函数分两段给出，即13K～273．16K为一段，0℃～961．78℃为另一段，它们的参考函数分别是：

偏差函数随温区及子温区变化，共有11个温区及子温区，相应的偏差函数公式可在ITS90文本中找到。

961．78℃以上的定义公式为：

其中T₉₀(X)可用金、银、铜任意一个凝固点温度。

综上所述，ITS－90与IPTS－68的主要区别如下：

1．温度范围扩大，下限由原来的13K下延到0．65K，上限扩展到单色辐射测温法可实际达到的最高限。

2．取消标准铂铑10%－铂热电偶作为630℃～1064℃的内插仪器。此段温标由铂电阻温度计上延和单色辐射测温法下延来完成。衔接点在银凝固点(961．78℃)。

3．铂电阻温度计内插公式变化大，且电阻比W(t)的参考温度由冰点改为水三相点，对铂电阻温度计的选择条件也有新的规定。原定为W(373．15K)≥1．3925，现改为W(T_Ga≥1．11807或W(T_Hg)≤0．844235，以及W(T_Ag)≥4．2844。

4．增加了新的固定点，原有的一些固定点重新测定了热力学温度值，提高了固定点热力学温度赋值的准确度。

5．新增加了蒸气压温度计和气体温度计作为内插仪器。

6．ITS－90设定了很多子温区，增加了温标的灵活性，并能满足最高准确度的需求。

总之ITS－90较IPTS－68更科学、更准确、更适用。

表4．2－3给出了中国计量科学研究院(NIM)复现的ITS－90定义固定点及某些二类固定点，并给出它们的复现不确定度。

表4．2－3 NIM的固定点及其不确定度(99%置信概率)

注：打^*者为二类固定点

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