《主動活塞式流量標準裝置校準規范》征求意見稿

一、        任務來源
根據國家質檢總局的國質檢量函（2013）101號《質檢總局關于下達2013年國家計量技術法規制修訂計劃的通知，依照全國流量容量計量技術委員會（國流容計技委函[201x]0xx號）《關于2013年規程及起草的通知》的工作安排，由重慶市計量質量檢測研究院組織成立了《活塞式流量標準裝置校準規范》國家計量技術規范(以下簡稱《規范》)起草小組，承擔《規范》的修訂工作。
二、        規范制修訂的必要性
活塞式流量標準裝置是一種以氣缸或活塞直徑為標準，電機驅動活塞位移換為標準容積的氣體或液體流量標準裝置，它和一般標準體積管的區別在于：一般標準體積管是流體推動置換體（球或活塞）運動，流體的流量決定置換體的運動速度，流體的流動是主動的，置換體的運動是被動的。而活塞式流量標準裝置中的活塞是由電機帶動的，活塞的運動推動氣體流動，活塞的運動速度決定流體的流量。在這個裝置中，活塞的運動是主動的，流體的流動是被動的。因此活塞式流量標準裝置又稱為電驅動活塞式流量標準裝置。這種裝置直接溯源到長度、溫度等基本量，是原級標準裝置，具有準確度高、性能穩定的特點，能達到流量測量最高等級（0.05級），故常常用作中小流體流量標準裝置進行量傳。
目前，國內還沒有對活塞式氣體標準裝置進行校準的依據，僅能參考檢定規程JJG 209-2010 《體積管》。然而，隨著流量計量技術的發展，活塞式流量標準裝置以準確度等級高而逐漸被廣泛應用于中小流體流量檢測中。目前，國內活塞式氣體流量標準裝置的制造廠家有重慶三協、浙江美捷、杭州天馬等企業。另一方面，活塞式氣體流量標準裝置具有結構復雜、體積較大的確定，制造困難等問題。為了規范和指導企業生產和應用，編制《活塞式流量標準裝置校準規范》是一件迫切的工作和任務。
三、        規范修訂過程
2012年7月4日申報《活塞式流量標準裝置校準規范》（制訂），201x年x月x日全國流量容量計量技術委員會批復，批復文件“國流容計技委函[201x]0xx號”，完成時間為2015年第四季度。
《規范》修訂過程如下：
1)        2013年3月開始，收集國內外相關的標準、國際建議和其它有關資料文件，全面了解各地區活塞式流量標準裝置的使用、檢定和校準情況。
2)        2013年4月，起草小組在重慶召開了《活塞式流量標準裝置校準規范》國家規范制訂首次會議，討論需要進行規范實驗驗證的項目（如變更參數、檢測方法等需要驗證試驗）；對各項規范驗證實驗內容進行分工，布置實驗方案和完成日期；學習國家規范JJF 1071-2000 《國家計量校準規范編寫規則》；并制訂編寫《活塞式流量標準裝置校準規范》初步草案內容，以及下一步工作要求。
3)        2013年5月，起草小組完成了草案稿。
4)        2013年6月，起草小組內部征求意見后完成了第一稿；
5)        2013年6月3日至5日，在浙江省規范起草小組深入浙江美捷、杭州天馬等企業活塞式流量標準裝置生產企業進行調研，并與浙江省計量院進行了研討，對生產企業制造廠提出的建議，進行了修改，形成了修訂稿第二稿。
6)        2013年6月23日至25日，在重慶規范起草小組深入重慶三協等企業活塞式流量標準裝置生產企業進行調研，并與企業進行了研討，對生產企業制造廠提出的建議，進行了修改，形成了修訂稿第三稿。
7)        2013年9月13～9月14日，起草小組在陜西西安對《活塞式流量標準裝置校準規范》 范逐條進行討論，2013年10月根據會議提出的建議，修訂了第三稿草案，形成了第四稿。
8)        2014年6月6日至7日，起草小組在浙江省杭州市召開討論會，逐條對規范進行討論，形成了征求意見稿。
9)        2014年7月19日，在河北保定市召開全國省級技術機構和部分燃氣表生產企業參加的會議，對規范征求意見稿進行逐條討論。形成了報審稿。
10)        2013年03月～2013年08月：收集國內外相關的標準、國際建議和其它有關資料文件，全面了解各地區活塞式氣體流量標準裝置的使用、檢定和校準情況。
11)        20013年08月～2014年01月：根據國際建議及相關的國家標準，制定《活塞式氣體流量標準裝置》國家校準規范，并進行相關的檢測試驗。
12)        20014年11月～2014年12月：修訂稿電子版發送各省市檢測機構進行審議，并邀請國內專家會審修訂后的校準規范。（預計）
13)        20014年12月～2015年03月：形成最終版本，上報國家總局。（預計）
四、        規范制訂的主要技術依據及原則
JJF 1001 通用計量術語及定義
JJF 1004 流量計量名詞術語及定義
JJF 1059.1-2012 測量不確定度評定與表示
JJF 1240-2010 臨界流文丘里噴嘴法氣體流量標準裝置校準規范
JJG 165-2005 鐘罩裝置氣體流量標準裝置
JJG 209-2010 體積管
JJG 259-2005 標準金屬量器
JJG 643-2003 標準表法流量標準裝置
OIML R119：1996用于測量非水液體的活塞裝置缸體 體積管（Pipe provers for testing measuring systems for liquids other than water）

五、規范制訂說明
本技術規范參考了國家檢定規程JJG 209-2010《體積管》，以國際法制計量組織（OIML）的國際建議OIML R119：1996用于測量非水液體的活塞裝置缸體 體積管（Pipe provers for testing measuring systems for liquids other than water）為技術依據，對活塞式流量標準裝置校準規范進行制訂的。并綜合考慮了我國活塞式流量標準裝置的研發和和使用現狀而制訂。采用了國際建議、國家標準主要的技術指標。
1、外觀和密封性一般不屬于“計量性能”，在校準時可不考慮。但活塞式流量標準裝置的某些附件和密封性，對示值準確度影響很大，因此在活塞式流量標準裝置校準項目中列入了外觀檢查和密封性試驗。
2、活塞式流量標準裝置是在實驗室在使用的氣體或液體的標準裝置，通常實驗室標準裝置的標準容積應為標準狀態下標準容積段的容積V20。對活塞式流量標準裝置進應修正到V20的狀態。
3、為了確保活塞式流量標準裝置校準要求，對附件提出了最低要求，1）計時器提出的：分辨力一般優于0.001 s，應帶有晶振信號輸出口，且晶振8 h的穩定度優于1×10-5。是參考了JJF 1240-2010和JJG 165-2005對校準/檢定裝置的要求和綜合活塞式流量標準裝置的實際情況提出的；2）滾珠絲杠要求，配用滾珠絲杠的精度等級一般不低于P5，滾珠絲杠按照GB/T17587.3—1998 標準分為七個標準公差等級：1，2，3，4，5，7，10 級，類型為定位(P型)，考慮到滾珠絲杠跳動公差和位置公差由經驗確定P5級；3）脈沖信號發生器：帶光柵尺的脈沖信號發生器分辨力一般優于0.005 mm/Pul；帶旋轉編碼器脈沖信號發生器的分辨力一般優于0.005 L/Pul。考慮活塞式流量標準裝置最小使用體積50L，脈沖信號發生器可能帶來的影響量確定的。
4、標準體積的校準方法，對于標準體積的校準常是幾何測量、質量法和容積法，從活塞式流量標準裝置結構看對于新生產的通常采用幾何測量原始方法來確定標準體積，而后續校準只能用質量法和容積法，本規范的質量法和容積法采用JJG 209-2010 體積管的試驗方法和運算公式，如果是僅對使用介質為氣體活塞裝置，可采用活塞裝置缸體內為空氣，校準時活塞裝置直接排出氣體進入標準量器的方法，也就是JJG 165-2005 鐘罩裝置氣體流量標準裝置所采用的方法。
5、作為活塞式流量標準裝置校準的無論容積法、質量法、幾何法，校準電驅動活塞裝置的實質是校準活塞系數k（脈沖系數），即使采用光柵尺測量位移，也是校準k，這是主動式活塞與被動式活塞/體積管的根本區別，后者是求兩點間的體積。主動活塞沒兩點間的體積這種概念。通常活塞系數的計算方法是校準出標準體積V20以及標準體積V20對應的脈沖數量f，值, V20除以f就是活塞系數k。本規范將這個系數稱為“脈沖系數”。
6、為了把活塞式流量標準裝置和體積管區別開來，本規范給出了“活塞式流量標準裝置”兩種方式的結構、組成和工作范圍。
7、在不確定度評定時，考慮到三種校準方法不同，分別給出了容積法、質量法、幾何法評定方法，通常應根據自由度和置信概率確定包含因子，我們經過多次計算，認為合成標準不確定度的自由度足夠大，因此在規范中直接規定取包含因子為2。
8、根據JJF 1071-2010 國家計量校準規范編寫規則6.14  附錄的要求，附錄可包括：校準記錄內容、校準證書內頁內容及其他相關表格、推薦的校準方法、有關參考數據等，也給出測量不確定度評定示例。

聯系人：北京市計量檢測科學研究院 楊靜

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