GB/T 5977-2019 电阻温度计用铂丝

　　ICS 17 . 200 . 20 N 05

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 5977—2019

　　代替 GB/T 5977—1999

　　电阻温度计用铂丝

　　platinum wiresforresistancethermometers

　　2019-05-10 发布 2019-12-01 实施

　　国家市场监督管理总局中国国家标准化管理委员会

　　发

　　布

　　GB/T 5977—2019

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准代替 GB/T 5977—1999《电阻温度计用铂丝》，与 GB/T 5977—1999 相比，主要技术变化如下：

　　— 适用范围增加铂电阻感温元件(见第 1 章);

　　— 增加了 2A号铂丝要求(见表 1、表 2、表 4、表 5) ;

　　— 增加了直径为 0 . 015 mm 的规格品种(见表 2) ;

　　— 增加了辅助检测设备转换开关、冰点槽、恒温槽的要求(见 6 . 3 . 1 . 3) ;

　　— 修改了铂丝熔点为 1 769 ℃(见表 A. 1) ;

　　— 增加了采用 1990 年国际温标(ITS-90)、等同 IEC 60751 : 2008 的电阻-温度关系式、电阻-温度分度表(见附录 B) 。

　　本标准由中国机械工业联合会提出。

　　本标准由全国仪表功能材料标准化技术委员会(SAC/TC 419)归口 。

　　本标准起草单位：重庆材料研究院有限公司、重庆川仪自动化股份有限公司金属功能材料分公司、安徽天康(集团)股份有限公司、宁波奥崎自动化仪表设备有限公司。

　　本标准主要起草人：刘庆宾、吴保安、何伦英、毛文章、徐永红、孙炯、张弛、杨晓亮、吴洋、张立新、唐会毅。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为：

　　—GB/T 5977—1986、GB/T 5977—1999 ;

　　—GB/T 5978—1986 。

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　　电阻温度计用铂丝

　　1 范围

　　本标准规定了电阻温度计用铂丝产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、供应方式、包装及标志。

　　本标准适用于制造标准铂电阻温度计、工业铂电阻感温元件、工业铂热电阻、标准铂电阻温度计引线、工业铂热电阻引线及其他仪器仪表用铂丝。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　JB/ T 6819 . 2 仪表材料术语 测温材料

　　IEC 60751 : 2008 工业铂电阻温度计和铂温度敏感器 (Industrial platinium resistance thermometer and platinum temperature sensors)

　　3 术语和定义

　　JB/ T 6819 . 2 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　电阻比 resistanceratio

　　wt

　　电阻比 wt 定义见式(1) :

　　wt …………………………( 1 )

　　式中：

　　Rt —铂丝在温度 t 时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　Rtp —铂丝在水三相点温度 tp 时的电阻值，单位为欧姆(Ω) 。

　　该电阻比适用于 1 号铂丝。

　　3.2

　　电阻温度系数 temperaturecoefficientofresistance

　　α

　　电阻温度系数 α 定义见式(2) :

　　…………………………( 2 )

　　式中：

　　R100 —铂丝在温度 t= 100 ℃时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　R0 —铂丝在温度 t=0 ℃时的电阻值，单位为欧姆(Ω) 。

　　该电阻温度系数适用于 2A号、2 号、3 号、4 号、5 号铂丝。

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　　4 产品分类

　　4 . 1 产品品种、代号

　　产品品种、代号及其相应的适用范围见表 1 。

　　表 1 产品品种、代号及相应的适用范围

　　4 . 2 标记

　　以直径为 0 . 07 mm 的 2 号铂丝为例，其标记为：

　　电阻温度计用铂丝 GB/T 5977-Pt2-0.07

　　标记中各要素含义如下：

　　Pt2 —产品代号;

　　0.07—铂丝直径(直径为 0.07 mm)。

　　4 . 3 物理性能

　　铂丝的物理性能参见附录 A。

　　5 技术要求

　　5 . 1 表面质量

　　铂丝的表面应均匀、平整、光洁，无油污、无暗色斑点、无折痕、无毛刺及夹层。 允许有不超过极限偏差的细小划痕和凹陷。

　　5 . 2 尺寸及极限偏差

　　铂丝的直径及极限偏差见表 2,铂丝的圆度应不超过直径的极限偏差。

　　表 2 直径及极限偏差 单位为毫米

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　　5 . 3 电阻比及电阻温度系数

　　铂丝温度-电阻关系见附录 B。 1 号铂丝的电阻比 W100 应符合表 3 的规定;2A号、2 号、3 号、4 号和5 号铂丝的电阻温度系数 α 应符合表 4 的规定。

　　表 3 1 号铂丝的电阻比

　　表 4 铂丝的电阻温度系数

　　5 . 4 稳定性

　　由铂丝制成铂电阻感温元件或铂电阻温度计试样。 检测 R0 后，先在表 5 规定的上限温度中保温，再在下限温度中保温，然后再测量 R′0 。试验前后 R0 的变化值换算成温度值，即为电阻温度计用铂丝的稳定性。 稳定性仅对 2A号、2 号和 3 号铂丝进行考核。 2A 号、2 号和 3 号铂丝的稳定性应符合表 5的规定。

　　表 5 稳定性

　　6 试验方法

　　6 . 1 表面质量

　　直径在 0 . 30 mm及以下的铂丝，表面质量用不小于 5 倍的放大镜观察。 直径在 0 . 30 mm 以上的铂丝，用目力或放大镜观察。

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　　6 . 2 尺寸

　　直径在 0 . 10 mm 以下的铂丝应使用最小分度值不大于 0 . 001 mm 的量具测量。 直径在 0 . 10 mm及以上的铂丝应使用最小分度值不大于 0 . 002 mm 的量具测量。 测量时应在同一截面两个互相垂直的方向上进行，每盘(卷)丝材至少应测量 3 个部位。

　　6 . 3 电阻比及电阻温度系数

　　6 . 3 . 1 试验装置

　　6 . 3 . 1 . 1 标准器具

　　测 1 号铂丝用一等标准铂电阻温度计，测 2A号、2 号、3 号铂丝用二等标准铂电阻温度计。

　　6 . 3 . 1 . 2 电测仪器及配套系统

　　1 号铂丝采用引入修正值后相对误差不低于 2×10-5 的测温电桥检测。 2A 号 、2 号 、3 号铂丝采用引入修正值后相对误差不低于 2×10-4 的测温电桥检测，亦允许采用准确度等级满足上述要求的数字多用表、电位差计或其他电测仪器。

　　6 . 3 . 1 . 3 辅助设备

　　辅助检测设备应满足以下要求：

　　a) 转换开关：接触电势 ≤1 . 0 μV;

　　b ) 冰点槽：测量不确定度U≤0 . 04 ℃ , k= 2 ;

　　c) 恒温槽：工作区垂直温差 ≤0.02 ℃ , 水平温差 ≤0.01 ℃ , 10 min 内的温度变化 ≤0.04 ℃ ;

　　d) 水三相点瓶;

　　e) 金属水沸点炉(插入孔间最大温差不得大于 0 . 002 ℃ ) ;

　　f) 毫安表及可变电阻箱;

　　g) 直流稳压电源：用电位差计检测时，其稳定度不低于 5 × 10 - 6 A/ h ;

　　h) 标准电阻：用电位差计检测时，1 号铂丝用二等标准电阻，2A号、2 号、3 号铂丝用不低于 0 . 01 级精密电阻。

　　6 . 3 . 2 试样的制备和处理

　　6 . 3 . 2 . 1 试样制备前的准备

　　1 号铂丝每盘(卷)取两个试样;2A 号 、2 号 、3 号铂丝每盘(卷)取一个试样。 1 号铂丝试样的电阻值应与标准铂电阻温度计的电阻值接近，其允许误差应不超过 ±4% ; 2A 号 、2 号 、3 号铂丝试样可不受此条件限制。

　　试样制备采用的石英螺旋骨架、石英保护管及四孔绝缘管，在使用前应先置于 5%(质量分数)氢氧化钠溶液中煮沸 2 min,用蒸馏水去碱后，再置于 20%(体积分数)硝酸溶液中在不超过 85 ℃下煮洗30 min,然后用蒸馏水煮沸多次，直至去除残酸后烘干待用。

　　6 . 3 . 2 . 2 试样制备

　　试样按以下程序制备：

　　a) 截取 2 000 mm 被测铂丝一段。

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　　b ) 将被测铂丝用直径为 1 . 0 mm 的芯轴单绕成弹簧状，然后均匀拉伸，绕在石英螺旋骨架上，每端分别用直流电弧焊上两根直径为 0 . 30 mm、长度为 60 mm 的过渡引线，制作成四线制铂电阻感温元件试样。

　　c) 将焊好的试样置于烧杯中，先置于 5%(质量分数)氢氧化钠溶液中煮沸 2 min,用蒸馏水去碱后再用洗液浸泡 2 h,取出后用蒸馏水反复煮沸多次，直至彻底去除残酸后，烘干后退火。

　　洗液配方：20 g重铬酸钾加 50 mL蒸馏水，再加硫酸 500 mL,搅拌均匀备用。

　　d) 如需制作铂电阻温度计试样，则另取直径为 0 . 3 mm、长度为 500 mm 的铂丝四段，分别穿入四

　　孔绝缘管中，一端与铂电阻感温元件的四根过渡引线对焊，装入石英保护管中，另一端分别焊上四根同长的测量线，装上固定手柄。

　　6 . 3 . 2 . 3 试样退火处理

　　为消除试样的应力，将组装好的试样放入管状退火炉中，随炉升温，按表 6 规定的温度和时间保温，然后冷却至 150 ℃以下取出。

　　表 6 退火温度及退火时间

　　6 . 3 . 3 环境条件

　　环境温度：15 ℃ ~35 ℃ 。 电测设备应符合相应的环境要求。

　　相对湿度：30%~80%。

　　6 . 3 . 4 检测方法

　　6 . 3 . 4 . 1 检测方法分类

　　检测方法包括：电桥法、电位差计法、同名极比较法。

　　6 . 3 . 4 . 2 检测线路

　　检测线路分别为：

　　a) 电桥法线路如图 1 所示。

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　　说明：

　　A1 — 测温电桥;

　　A2 — 四点转换开关;

　　A3 — 恒温源。

　　图 1 电桥法示意图

　　b) 电位差计法线路如图 2 所示。

　　说明：

　　B1 — 电位差计;

　　B2 — 多点转换开关;

　　B3 — 换向开关;

　　B4 — 恒温源;

　　RN— 标准电阻。

　　图 2 电位差计法示意图

　　c) 同名极比较法线路如图 3 所示。

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　　图 3 同名极比较法示意图

　　6 . 3 . 4 . 3 检测程序

　　6.3.4.3. 1 Rtp或 Rti

　　将试样插入水三相点瓶(tp) 插孔中，或将试样与标准铂电阻温度计分别插入冰点槽(ti) 插孔中，插入深度不得小于 300 mm,保温 30 min后进行检测。 检测时通过试样的工作电流约为 1 mA, 检测应在工作电流正反方向进行，交替重复不少于两个循环，取平均值作为测量结果。

　　6 . 3 . 4 . 3 . 2 Rt

　　将试样和标准铂电阻温度计分别插入金属水沸点炉或恒温槽的插孔内，按 6 . 3 . 4 . 3 . 1 进行检测。

　　6 . 3 . 5 数据处理

　　6 . 3 . 5 . 1 1 号铂丝

　　1 号铂丝数据处理如下：

　　a) 电桥测量法

　　W 100 的计算：设水沸点炉温度为 t，则试样在 100 ℃时的电阻比 W100 由式(3)确定：

　　W100 =Wt+K(W1*00 -Wt*) …………………………( 3 )

　　式中：

　　Wt —试样在检测温度 t 时的电阻比;

　　W 1*00— 标准铂电阻温度计检定证书上的 W 100 ;

　　Wt* —标准铂电阻温度计在检测温度 t 时的电阻比;

　　K — 系数，由附录 C查得。

　　Rt RN …………………………( 5 )

　　式中：

　　Ut —标准铂电阻温度计或试样的电压降，单位为毫伏(mV) ;

　　UN —标准电阻的电压降，单位为毫伏(mV) ;

　　RN — 标准电阻的电阻值，单位为欧姆(Ω) 。

　　利用 Rt、Rtp 计算出 Wt 和 Wt* 代入式(3)或式(4)计算出 W 100 。

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　　6 . 3 . 5 . 2 2A 号 、2 号 、3 号铂丝

　　2A号、2 号、3 号铂丝数据处理如下：

　　a) 采用电位差计检测时，先将试样或标准铂电阻温度计上的电压降按式(5)换算成电阻值。

　　b ) 试样在 0 ℃时的电阻值 犚0 按式(6)计算：

　　犚0 = 犚狋i - 0.003 91犚狋i × 狋i …………………………( 6 )

　　式中：

　　犚狋i — 试样在温度 狋i 的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　狋i — 冰点槽温度，由标准铂电阻温度计确定，按式(7)计算：

　　狋i =[犚狋 - 犚0*]/ (d狋*)狋= 0 ℃ …………………………( 7 )

　　式中：

　　犚狋 — 标准铂电阻温度计在温度 狋i 时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　犚0* —标准铂电阻温度计在 0 ℃时的电阻值，单位为欧姆(Ω), 由式(8)确定：

　　犚 …………………………( 8 )

　　其中：

　　犚狋为标准铂电阻温度计在水三相点时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　(d狋*)狋= 0 ℃ —标准铂电阻温度计在 0 ℃时的电阻随温度的变化率，由式(9)确定：

　　狋= 0 ℃ = 0.003 98犚 …………………………( 9 )

　　式中：

　　犚狋 — 试样在水沸点炉或油槽的温度 狋 时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　Δ狋 —水沸点炉或油槽的温度 狋与 100 ℃的差，由标准铂电阻温度计确定，按式(11)计算：

　　Δ狋=[犚狋*-犚1*00]/ (d狋*)狋= 100 ℃ …………………………( 11 )

　　式中：

　　犚狋* — 标准铂电阻温度计在水沸点炉或油槽的相应温度 狋 时的电阻值，单位为欧

　　姆(Ω) ;

　　狋= 100 ℃ = 0.003 87犚 …………………………( 13 )

　　d) 电阻温度系数 α 的计算：

　　根据式(2)计算出试样在 100 ℃时的电阻温度系数 α。

　　电阻温度系数修约到小数点后第六位。

　　注：在保证精度的条件下，也可采用其他方法计算。

　　6 . 3 . 6 4 号 、5 号铂丝的检测

　　4 号、5 号铂丝采用同名极法进行检测，检测方法见附录 D。

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　　6 . 4 稳定性

　　6 . 4 . 1 推荐 2A号、2 号铂丝选用直径为 0 . 04 mm制成铂电阻感温元件或铂电阻温度计试样，3 号铂丝选用直径为 0 . 07 mm制成铂电阻感温元件或铂电阻温度计试样，试样的制备和处理按 6 . 3 . 2 进行。

　　6 . 4 . 2 试样先在冰点槽中测量 犚0 值后，将试样放进管状检定炉中，随炉升温至表 5 规定的上限温度，并在此上限温度恒温保持 250 h。 上限温度试验完后，将炉内的试样缓缓取出，可在室温中放置几分钟，使试样温度接近室温，再将试样放进表 5 规定的下限温度恒温保持 250 h,然后取出试样，再次测量 犚′0 值 。

　　6 . 4 . 3 按式(14)换算为温度变化的绝对值，即为铂丝稳定性值。

　　…………………………( 14 )

　　式中：

　　犚 0 —试验后 0 ℃时的电阻值，单位为欧姆(Ω) ;

　　犚0 —试验前 0 ℃时的电阻值，单位为欧姆(Ω) 。

　　7 检验规则

　　7 . 1 检验分类

　　7 . 1 . 1 出厂检验

　　每盘(卷)铂丝应经出厂检验合格，并附有产品检验合格证方可出厂。

　　出厂检验项 目：

　　a) 表面质量;

　　b ) 尺寸 ;

　　c) 电阻比或电阻温度系数。

　　7 . 1 . 2 型式检验

　　按本标准规定的全部试验项目进行。 有下列情况之一时应进行型式检验：

　　a) 新产品或老产品转产生产的试制定型鉴定;

　　b ) 正常生产后，原材料、工艺有较大改变;

　　c) 正常生产时，一般每两年进行一次检验;

　　d) 产品长期停产，恢复生产时;

　　e) 出厂检验结果与上次型式试验有较大差异时;

　　f) 国家质量监督机构提出进行型式试验的要求时。

　　7 . 2 抽样规则

　　7 . 2 . 1 出厂检验应从生产的每盘(卷)铂丝的头、尾截取试样进行检测，其中表面质量[7 . 1 . 1a)]和尺寸[7 . 1 . 1b)]应对整盘(卷)铂丝检测。

　　7 . 2 . 2 型式检验应从生产成品中任意抽取不少于 3 盘(卷)铂丝，并在每盘(卷)铂丝的任意部位截取足够数量的试样。

　　7 . 3 判定规则

　　7 . 3 . 1 出厂检验时，只要有一项不合格，则判定该盘(卷)产品为不合格品。

　　7 . 3 . 2 型式检验时，只要有一项不合格，则应加倍抽样进行全部试验项目复检。 若仍有一项不合格，则判定型式检验不合格。

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　　8 供应方式、包装及标志

　　8 . 1 供应方式

　　铂丝按加工硬态或半加工态供应。 每盘(卷)铂丝应由一根丝绕成，中间不得有接头，每盘(卷)铂丝的净质量应不小于表 7 的规定。

　　表 7 每盘(卷)铂丝的净质量

　　8 . 2 包装

　　直径在 0 . 20 mm 以下的铂丝应绕在线盘上，线盘上的丝头应牢固固定。 直径在 0 . 20 mm 及以上的铂丝可绕成卷状，其卷的直径为 100 mm,每卷铂丝应至少捆扎两处。

　　每盘(卷)铂丝应密封在塑料袋中，并装入硬纸盒，长途运输还应装在木箱或铁皮箱内。

　　8 . 3 标志

　　8 . 3 . 1 每盘(卷)铂丝均应有标志，标志应牢固、清晰：

　　a) 制造厂商;

　　b) 产品名称;

　　c) 产品规格;

　　d) 每盘(卷)的毛质量和净质量;

　　e) 出厂日期。

　　8 . 3 . 2 每盘(卷)铂丝的产品合格证上应标明：

　　a) 制造厂商;

　　b) 产品名称;

　　c) 产品规格;

　　d) 电阻比或电阻温度系数;

　　e) 每盘(卷)的毛质量和净质量;

　　f) 产品标准号;

　　g) 检验员印章;

　　h) 出厂日期。

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　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　铂丝的主要物理性能及标称质量

　　A.1 铂丝的主要物理性能

　　铂丝的主要物理性能见表 A. 1 。

　　表 A.1 铂丝的主要物理性能

　　A.2 1 m铂丝的理论质量

　　1 m铂丝的理论质量见表 A. 2 。

　　表 A.2 1 m铂丝的理论质量

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　　附 录 B

　　(规范性附录)

　　铂丝的温度–电阻关系

　　B.1 温度–电阻关系

　　本标准使用的温度-电阻关系式见式(B. 1)和式(B. 2) :

　　从 -200 ℃ ~0 ℃ :

　　Rt=R0 · [1 + A ·t+B ·t2 + C ·(t- 100 ℃ ) ·t3 ] ………………( B.1 )

　　从 0 ℃ ~850 ℃ :

　　Rt=R0 · (1 + A ·t+B ·t2 ) …………………………( B.2 )

　　式中：

　　Rt —温度为 t 时的电阻，单位为欧姆(Ω) ;

　　R0 —温度 t=0 ℃时的电阻，单位为欧姆(Ω) 。

　　式中常数为：

　　A=3.908 3 × 10- 3 ℃ - 1 ;

　　B= -5.775 × 10- 7 ℃ - 2 ;

　　C= -4.183 × 10- 12 ℃ - 4 。

　　B.2 温度–电阻分度表

　　IEC 60751 : 2008 规定的采用 1990 年国际温标(ITS-90)的标称电阻值为 100 Ω 的温度-电阻分度表见表 B. 1 。对于其他标称电阻值 R0,例如 10 Ω、500 Ω或 1 000 Ω等，只需将表 B. 1 乘以系数(R0/100 Ω)即可使用。

　　表 B.1 温度–电阻分度表(R0 = 100.00 Ω)

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　　表 B.1(续)

　　GB/T 5977—2019

　　表 B.1(续)

　　GB/T 5977—2019

　　表 B.1(续)

　　GB/T 5977—2019

　　表 B.1(续)

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　　附 录 C

　　(规范性附录)

　　W100计算公式中系数 K 的数值表

　　W 100 计算式(3)中系数 K 的数值见表 C. 1 和表 C. 2 。K 是 ΔW100 =W100 -W 1*00 的函数。 ΔW100 的前面两位数列在横行的头部，尾数列在纵行的头部。 查表时可用 100 ℃ 附近的 ΔWt=Wt-Wt* 代替ΔW100 ,由此引起的误差可忽略不计。

　　示例：在一次水沸点检定中，测得被测试样的 Wt = 1 . 391 22,标准铂电阻温度计的 Wt* = 1 . 391 58,而标准铂电阻温度计证书上 W 1*00 = 1 . 392 69

　　则：ΔW100 =ΔWt= 1.391 22- 1.391 58 = -0.000 36

　　查表得 K =0 . 999 07,代入式(3)得 ：

　　W 100 =Wt+K(W 1*00 -Wt* )

　　= 1 . 391 22+0 . 999 07 × (1 . 392 69 - 1 . 381 58)

　　= 1 . 392 32

　　表 C.1 ΔW100<0 时系数 K 的数值

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　　表 C.2 ΔW100≥0 时系数 K 的数值

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　　附 录 D

　　(规范性附录)

　　铂丝的电阻温度系数检测方法 同名极比较法

　　铂丝的电阻温度系数的同名极比较检测方法，将被测铂丝与已知电阻比的标准铂极制成热电偶，在热电偶检定炉中，当测量端温度为(1 084 . 62±10) ℃和参考端温度为 0 ℃时，测量铂丝与已知电阻比的标准铂极之间产生的热电动势，并按式(D. 1)计算铂丝的 犚100/犚0 。

　　犚100/犚0 = 1.000 039 86犠0 - 0.4 × 10-4犲p ……………………( D.1 )

　　式中：

　　犲p —被检铂丝与已知电阻比的标准铂极在测量端为 1 084 . 62 ℃和参考端为 0 ℃时产生的热电动势，单位为微伏(μV) ;

　　犠0 — 已知标准铂极的电阻比。

　　根据 犚100/犚0 ,按式(2)换算成为电阻温度系数 α。

　　注：被测铂丝应与电位差计的“+”极相连接。