Thermoelectric properties of currently available Au/Pt thermocouples related to the valid reference function

Abstract

Abstract. Au/Pt thermocouples are considered to be an alternative to High Temperature Standard Platinum Resistance Thermometers (HTSPRTs) for realizing temperatures according to the International Temperature Scale of 1990 (ITS-90) in the temperature range between aluminium (660.323• C) and silver (961.78• C). The original aim of this work was to develop and to validate a new reference function for Au/Pt thermocouples which reflects the properties of presently commercially available Au and Pt wires. The thermoelectric properties of 16 Au/Pt thermocouples constructed at different National Metrological Institutes by using wires from different suppliers and 4 commercially available Au/Pt thermocouples were investigated. Most of them exhibit significant deviations from the current reference function of Au/Pt thermocouples caused by the poor performance of the Au-wires available. Thermoelectric homogeneity was investigated by measuring immersion profiles during freezes at the freezing point of silver and in liquid baths. The thermoelectric inhomogeneities were found to be one order of magnitude larger than those of Au/Pt thermocouples of the Standard Reference Material (SRM ) 1749. The improvement of the annealing procedure of the gold wires is a key process to achieve thermoelectric homogeneities in the order of only about (2-3) mK, sufficient to replace the impracticable HTSPRTs as interpolation instruments of the ITS-90. Comparison measurements of some of the Au/Pt thermocouples against a HTSPRT and an absolutely calibrated radiation thermometer were performed and exhibit agreements within the expanded measurement uncertainties. It has been found that the current reference function of Au/Pt thermocouples reflects adequately the thermoelectric properties of currently available Au/Pt thermocouples.

Desarrollo de la infraestructura y del sistema de medida para la calibración de termopares de metales nobles en puntos fijos hasta 13242C

“…Numerosos estudios y proyectos [8] están encaminados a establecer la viabilidad de la utilización de los termopares de Au/Pt como instrumento de interpolación en una futura escala de temperatura. Su principal desventaja es la fuerte dependencia de su comportamiento con la pureza del hilo de oro, lo que es una gran limitación ya que en la actualidad es difícil conseguir hilos de oro de la suficiente pureza como para construir termopares de Au/Pt con las mejores prestaciones.…”

“…Por último se ha utilizado el procedimiento desarrollado en este capítulo se ha aplicado al estudio de nuevos termopares dentro de proyectos de investigación europeos dentro del marco de los programas EMRP y EMPIR (www.empir.org) . Los termopares estudiados son, termopares de Mo/Nb [5], [6] y [7], termopares Pt-40%Rh/Pt-20%Rh [2], así como para intentar mejorar el comportamiento de los termopares de Au/Pt y buscar una nueva función de referencia para este tipo de termopares [8].…”

“…Posibilitando a la industria la realización de medidas trazables de temperatura con incertidumbres bajas. También ha permitido la participación en proyectos europeos dentro del programa EMRP (www.emrponline.eu) y EMPIR (http://www.euramet.org/research-innovation/empir/) , como MetroFission [5], [6] y [7], HiTeMs [2], Noted [8], así como la participación en comparaciones internacionales [9] y [10], lo que permite justificar las capacidades de medida declaradas en el BIPM (http://www.bipm.org/en/about-us/).…”