主動活塞式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范

JJF1586—20161主動活塞式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)規(guī)范本規(guī)范適用于主動活塞式氣體或液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置(簡稱活塞裝置)的校準(zhǔn)。2引用文件JJF1001通用計量術(shù)語及定義JJF1004流量計量名詞術(shù)語及定義JJG209—2010體積管JJG259—2005標(biāo)準(zhǔn)金屬量器OIMLR119:1996用于測量非水液體的活塞裝置體積管(Pipeproversfortes-tingmeasuringsystemsforliquidsotherthanwater)凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語引用文件中相關(guān)術(shù)語適用于本規(guī)范。3.1.1活塞piston在電機(jī)驅(qū)動下沿缸體軸線運(yùn)動的圓盤形或圓柱形金屬機(jī)件。3.1.2缸體cylinder與活塞形成封閉空間，活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動，橫截面為圓形的圓筒形金屬機(jī)件。3.1.3有效容積effectivevolume活塞啟始運(yùn)動至極限位置之間的幾何容積，該幾何容積的大小為具有恒定橫截面的缸體截面積與圓盤形活塞位移之積或圓柱形活塞截面積與其位移之積。3.1.4最大容積maximumvolume活塞最大位移相對應(yīng)的幾何容積。3.1.5最小測量容積minimummeasurementvolume滿足活塞裝置使用準(zhǔn)確度要求的排出或吸入的最小流體體積。3.1.6標(biāo)準(zhǔn)容積standardvolume在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20℃,101.325kPa)的容積。3.1.7啟動時間start-uptime活塞從靜止?fàn)顟B(tài)開始運(yùn)動至達(dá)到恒速時的時間。3.1.8活塞系數(shù)pistoncoefficient2單位行程的活塞位移所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容積。3.1.9脈沖當(dāng)量pulseequivalent活塞裝置一個脈沖信號所代表的標(biāo)準(zhǔn)容積。3.2計量單位3.2.1長度單位：米，符號m;或毫米，符號mm。3.2.2容積單位：立方米，符號m3;或升，符號L;或毫升，符號mL。3.2.3流量單位：立方米每[小]時，符號m3/h;或升每分，符號L/min。3.2.4壓力單位：帕[斯卡],符號Pa;或千帕，符號kPa。3.2.5溫度單位：攝氏度，符號℃;或開爾文，符號K。4概述4.1工作原理活塞裝置一般由驅(qū)動電機(jī)、傳動系統(tǒng)、氣缸、活塞、管路系統(tǒng)、信號發(fā)生器和計算機(jī)控制系統(tǒng)等組成。工作時電機(jī)驅(qū)動絲杠組件旋轉(zhuǎn)，帶動活塞沿缸體軸線作勻速直線運(yùn)動，排出或吸人流體，依據(jù)流體質(zhì)量守恒定律，被檢測流量計的示值與活塞裝置的標(biāo)準(zhǔn)示值進(jìn)行比較，得到測量誤差。常見活塞裝置基本原理框圖見圖1。計算機(jī)控制系統(tǒng)計算機(jī)控制系統(tǒng)信號發(fā)生器傳動系統(tǒng)驅(qū)動電機(jī)檢測信號溫度采集壓力采集壓力采集活塞裝置(氣缸、活塞)被檢測流量計流體流向溫度采集過濾器計時器4.2用途活塞裝置主要用于流量儀表的檢定、校準(zhǔn)、測試。4.3主體結(jié)構(gòu)4.3.1按活塞運(yùn)動方向，有立式活塞裝置和臥式活塞裝置兩種結(jié)構(gòu)。4.3.2按活塞構(gòu)成方式，有盤形活塞[圖2(a)]和柱形活塞[圖2(b)]兩種。3(a)盤形活塞(b)柱形活塞圖2活塞裝置結(jié)構(gòu)示意圖1—缸體；2—活塞；3—缸體密封油(可選用);4—滑動密封件；5—滾珠絲杠；6—動力驅(qū)動機(jī)構(gòu)；7—驅(qū)動電機(jī)；8—進(jìn)、出流體電動閥門；9—濾清器；10—流體流向4.4配套設(shè)備活塞裝置配套設(shè)備由測溫儀表、測壓儀表、計時器、光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器和滾珠絲杠等構(gòu)成。5計量特性5.1流量范圍活塞裝置的最大流量由最大測量容積與最短測量時間的比值確定，最短測量時間一般不小于30s。最小流量由最小測量容積與最長測量時間確定，氣體活塞裝置的最長單次測量時間一般不大于30min,液體活塞裝置的最長測量時間一般不大于1h。5.2測量不確定度校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)給出活塞裝置標(biāo)準(zhǔn)容積或脈沖當(dāng)量的測量不確定度。5.3測溫、測壓儀表活塞裝置配用的溫度和壓力測量儀表應(yīng)滿足裝置測量不確定度要求，并具有有效的檢定或校準(zhǔn)證書。5.4計時器計時器的分辨力等于或優(yōu)于0.001s,應(yīng)帶有晶振信號輸出口，且晶振8h的穩(wěn)定度等于或優(yōu)于1×10~5。5.5光柵尺如適用，配用光柵尺的分辨力一般等于或優(yōu)于0.005mm/Pul。5.6旋轉(zhuǎn)編碼器如適用，配用旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨力一般等于或優(yōu)于0.005L/Pul。45.7滾珠絲杠如適用，配用滾珠絲杠的精度等級一般等于或優(yōu)于P5。注：以上指標(biāo)不是用于合格性判別，僅供參考。6校準(zhǔn)條件6.1標(biāo)準(zhǔn)器校準(zhǔn)活塞裝置使用的標(biāo)準(zhǔn)器應(yīng)有有效的檢定或校準(zhǔn)證書。采用質(zhì)量法或容積法的組合量測量活塞體積時，其容量比值一般等于或小于1:5?；钊b置校準(zhǔn)中不確定度評定應(yīng)包含校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器所引人的不確定度分量。6.1.1尺寸測量法可用三坐標(biāo)測量機(jī)和溫度計，或選用氣缸內(nèi)徑校準(zhǔn)內(nèi)徑千分尺，外徑千分尺或6.1.2容積測量法可選用標(biāo)準(zhǔn)量器和溫度計等。6.1.3質(zhì)量測量法可用電子秤或天平、密度計、溫度計等。6.2環(huán)境條件校準(zhǔn)時的環(huán)境條件要求見表1和表2。表1校準(zhǔn)時環(huán)境條件表2校準(zhǔn)時溫度/氣壓變化活塞裝置擴(kuò)展不確定一次校準(zhǔn)過程中介質(zhì)變化/℃大氣壓力的變化/Pa等于或優(yōu)于0.1%0.2%及以下6.3介質(zhì)采用質(zhì)量法或容積法校準(zhǔn)活塞裝置的標(biāo)準(zhǔn)容積，工作介質(zhì)一般為純凈水或蒸餾水。擴(kuò)展不確定度U,≤0.1%(k=2)的活塞裝置校準(zhǔn)介質(zhì)建議用蒸餾水，其余等級的校準(zhǔn)介質(zhì)可用純凈水。7校準(zhǔn)項目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項目活塞裝置校準(zhǔn)項目見表3。5表3校準(zhǔn)項目一覽表常規(guī)或操作檢查外觀十流量范圍十測溫、測壓儀表十光柵尺(或旋轉(zhuǎn)編碼器)十滾珠絲杠十計時器十密封性十標(biāo)準(zhǔn)容積+活塞系數(shù)/脈沖當(dāng)量+注：“十”表示應(yīng)檢項目。7.2校準(zhǔn)方法7.2.1觀察項目外觀檢查和資料審查：a)活塞裝置外觀、安裝、設(shè)計是否符合相關(guān)要求；b)缸體內(nèi)徑或活塞外徑，活塞運(yùn)動行程，脈沖當(dāng)量是否符合標(biāo)識或說明書要求；c)測溫孔、測壓孔、直管段或上游空間等是否符合相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的要求；d)配套設(shè)備是否符合5.3、5.4、5.5、5.6和5.7要求；e)計算機(jī)參數(shù)設(shè)置、使用說明書、相關(guān)證書是否一致。7.2.2密封性試驗(yàn)按活塞裝置結(jié)構(gòu)和用途進(jìn)行試驗(yàn)。一般在缸體或活塞上、中和下3個位置段進(jìn)行靜態(tài)密封試驗(yàn)。試驗(yàn)時啟動控制器，運(yùn)行活塞裝置給缸體加壓；也可采用外部加壓方式，使缸體和活塞處于靜態(tài)，試驗(yàn)壓力為1.5倍最大工作壓力，穩(wěn)定3min,觀察測壓儀表壓力不得變化。對氣體活塞裝置，也可采用負(fù)壓法檢查缸體密封性，在缸體或活塞的試驗(yàn)段位置，受壓(一0.05MPa),10min后記錄溫度、壓力示值，15min后再次讀取溫度和壓力值。缸內(nèi)絕對壓力和絕對溫度比值的變化率不超過0.05%,可認(rèn)為活塞裝置無泄漏?；钊b置配套的專用夾表裝置可與活塞裝置連接整機(jī)密封試驗(yàn)。7.2.3標(biāo)準(zhǔn)容積/脈沖當(dāng)量的校準(zhǔn)活塞裝置的標(biāo)準(zhǔn)容積、活塞系數(shù)和脈沖當(dāng)量的校準(zhǔn)可采用尺寸測量法、質(zhì)量測量法或容積測量法。7.2.3.1尺寸測量法對于新制造的活塞裝置，尺寸測量法是確定活塞裝置的標(biāo)準(zhǔn)容積、活塞系數(shù)和脈沖當(dāng)量的常用方法，作為容積示值基準(zhǔn)尺寸的氣缸內(nèi)徑或活塞外徑的測量一般按以下程序6a)確認(rèn)活塞裝置和量具在測量環(huán)境下已達(dá)到溫度平衡；b)依據(jù)活塞裝置裝配圖，確定計量段高度，將計量段高度等分為若干個測量截面m(m≥6),兩測量截面間距一般不大于100mm,如圖3(a);c)在每個測量面沿圓周測量n(n≥4)個直徑。若用π尺測量活塞外徑，應(yīng)在圓周等分點(diǎn)處讀取直徑示值，如圖3(b)。按公式(1)計算平均直徑。D;——第i個測量截面20℃下的平均直徑，mm;D;;——第i個測量截面的第j次測量，mm;t——測量時的環(huán)境溫度，℃。(a)測量截面間距m段四個測量面(b)測量面沿圓周測量n個直徑圖3尺寸測量法示意圖d)按公式(2)計算活塞或缸體平均直徑D。e)按公式(3)計算活塞標(biāo)準(zhǔn)容積V?o。V??——測量活塞裝置所得的容積換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(20準(zhǔn)容積，L;H——活塞行程，mm。f)按公式(4)計算活塞系數(shù)ky。g)按公式(5)計算脈沖當(dāng)量k。℃,101.325kPa)的標(biāo)7k——脈沖當(dāng)量，L/Pul;f——活塞裝置對應(yīng)PL的脈沖數(shù)。7.2.3.2質(zhì)量測量法用質(zhì)量測量法校準(zhǔn)活塞裝置的系統(tǒng)連接方式可參考圖4,先將校準(zhǔn)介質(zhì)注入活塞裝置缸體內(nèi)，校準(zhǔn)時，電機(jī)驅(qū)動活塞裝置排出介質(zhì)，用電子秤/天平稱量后，換算成活塞裝置標(biāo)準(zhǔn)容積。測量程序和要求：a)將活塞運(yùn)動至極限停止位置，使缸內(nèi)空間容積處最小狀態(tài)；b)打開活塞上的缸體排氣閥門2(圓柱形和圓筒形活塞為環(huán)室氣孔),使缸體連通大氣；c)用長度適合的透明膠管連接排氣孔，以便觀察水位，膠管出口置于稱重容器入口；d)打開進(jìn)水閥5,向缸內(nèi)充水，同時緩慢提升活塞至工作零點(diǎn)，觀察活塞裝置上部排水，當(dāng)排出的水中不帶氣泡時，則缸體內(nèi)充滿水；可低速啟動活塞做往復(fù)運(yùn)動數(shù)次，以排除盡缸體內(nèi)空氣；e)關(guān)閉進(jìn)水閥5,啟動活塞低速向下運(yùn)動(3～5)mm,標(biāo)記透明管出水口液位位置；f)稱量容器放水、電子秤或天平清零/去皮；g)打開進(jìn)水閥6,活塞以適合加速度至均速運(yùn)動[以(3～10)min完成一次試驗(yàn)為宜],再以適合減速度至預(yù)定容積或行程停止運(yùn)動，將缸內(nèi)液體排入稱量容器；h)記錄液體溫度、液體質(zhì)量和膠管出水口位置及活塞行程或活塞裝置示值，完成單次校準(zhǔn)；i)校準(zhǔn)從活塞裝置頂部上限位置開始(即缸內(nèi)空間容積處最大狀態(tài)開始),分段校準(zhǔn)，校準(zhǔn)容積一般等于或小于活塞容積的1/5,且校準(zhǔn)容積不小于活塞裝置最小測量容積，每容積段校準(zhǔn)重復(fù)d)～h),校準(zhǔn)n(n≥6)次，每次記錄下活塞裝置顯示的脈j)按公式(6)計算活塞裝置標(biāo)準(zhǔn)容積。M?——校準(zhǔn)條件下的電子秤或天平的示值，kg;pw——秤量容器內(nèi)水的密度，kg/m3;p?——大氣空氣密度，kg/m3;βw——水的體膨脹系數(shù)，℃-1;8βm——缸體/活塞材質(zhì)的體膨脹系數(shù)，℃-1;tm——活塞裝置缸體的壁溫(用缸體內(nèi)測得的水溫代替),℃;t?——標(biāo)準(zhǔn)量器溫度(用量器內(nèi)測得的水溫代替),℃;pem——活塞裝置缸體內(nèi)液體的表壓力，Pa;D——活塞裝置缸體的內(nèi)徑，mm;E——活塞裝置缸體材質(zhì)的彈性模量，Pa;d——活塞裝置缸體的壁厚，mm;k——水的壓縮系數(shù)，Pa-1。1—高位水箱；2—缸體排氣閥門；3—滾珠絲杠；4—排氣小容積箱；5—進(jìn)液電動閥門；6—排液電動閥門；7—電子秤或天平或標(biāo)準(zhǔn)量器；8—稱量容器；9—校準(zhǔn)用介質(zhì)；10—透明管；11—水泵；12—控制閥門；13—低位水箱7.2.3.3容積測量法容積測量法校準(zhǔn)活塞裝置的標(biāo)準(zhǔn)容積有兩種方法：a)采用容積測量法校準(zhǔn)活塞裝置與質(zhì)量法的方法相同，校準(zhǔn)介質(zhì)(液體)注入活塞裝置缸體內(nèi)，校準(zhǔn)時活塞裝置直接排出液體進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)量器的方法，可參考圖4(將圖4中的電子秤或天平更換為標(biāo)準(zhǔn)量器),校準(zhǔn)方法參考7.2.3.2質(zhì)量測量法，標(biāo)準(zhǔn)容積按公式(8)計算。式中：V,——單次測量標(biāo)準(zhǔn)量器示值，L;9b)該校準(zhǔn)方法僅對使用介質(zhì)為氣體活塞裝置，采用活塞裝置缸體內(nèi)為空氣，校準(zhǔn)時活塞裝置直接排出氣體進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)量器的方法，校準(zhǔn)系統(tǒng)連接方式可參考圖5。標(biāo)準(zhǔn)容積按公式(9)計算。Vzo?=V,[1+β(tm-t?)-(βm-β?)(tm-20)-γ(t,-20)]±△Vty——絲桿或光柵尺的溫度，℃;△V——透明管液位變化引入的容積，液位升高取“+”,反之取“一”,L。圖5活塞裝置容積校準(zhǔn)法示意圖1—旋轉(zhuǎn)編碼器；2—?dú)怏w活塞裝置；3—連接管(金屬或膠皮);4、5、8、11、13、15、18、19—閥門；6—排氣口；7—標(biāo)準(zhǔn)量器；9—標(biāo)準(zhǔn)量器刻線；10—低位水箱；12—高位水箱；14—?dú)怏w活塞裝置電腦控制臺；16—進(jìn)氣空氣濾清器；17—水泵校準(zhǔn)按以下順序進(jìn)行：1)活塞運(yùn)動至上限位置，使缸內(nèi)空間容積處最大狀態(tài)；2)選擇量限適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)量器，標(biāo)準(zhǔn)量器的容積不小于測量容積；3)校準(zhǔn)前高位水箱12內(nèi)儲存足夠量的液體，放置一段時間定溫，使環(huán)境、氣體活塞裝置和液體溫度符合表2要求；4)打開閥門11,將標(biāo)準(zhǔn)量器充滿水后關(guān)閉閥門11,用膠皮管將裝置的排氣導(dǎo)管和標(biāo)準(zhǔn)量器排氣口連接，打開閥門15和4,使裝置中的壓力與大氣壓力平衡，測出裝置內(nèi)的溫度、室溫、大氣壓力和濕度，關(guān)閉閥門4;5)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)量器規(guī)定的放水時間調(diào)節(jié)閥門8,使標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)的水進(jìn)入水池，同時通過活塞裝置電腦控制臺啟動活塞下行，使活塞裝置的氣體進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)量器的水位接近刻線時應(yīng)通過調(diào)節(jié)變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，逐步減少水流量至零，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)量器的水位至刻度線時，依次關(guān)閉閥門8和5,同時完全停止活塞，并確?；钊b置內(nèi)的壓力為大氣壓，測出裝置內(nèi)的溫度、室溫、大氣壓力和濕度；6)每段校準(zhǔn)n(n≥6)次，每次記錄下活塞裝置顯示的容積和脈沖數(shù)；7)從排氣口處取下膠皮管和閥門5。按照3)、4)、5)和6)程序重復(fù)做下去，直至該校準(zhǔn)段底部。7.2.3.4脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量校準(zhǔn)方法參考附錄C。尺寸測量法脈沖當(dāng)量按公式(5)計算，質(zhì)量測量法或容積測量法的計算則是在7.2.3.2或7.2.3.3校準(zhǔn)中記錄標(biāo)準(zhǔn)容積對應(yīng)的脈沖數(shù)，按公式(10)計算。在校準(zhǔn)中所測得的活塞裝置的脈沖當(dāng)量k:f——與V??對應(yīng)的脈沖數(shù)量，Pul。7.2.3.5平均值a)標(biāo)準(zhǔn)容積平均值在多次校準(zhǔn)所測得的標(biāo)準(zhǔn)容積平均值按公式(11)計算。V??——標(biāo)準(zhǔn)容積的平均值，L;(V?o);——i段標(biāo)準(zhǔn)容積值，L。b)脈沖當(dāng)量平均值在多次校準(zhǔn)所測得的脈沖當(dāng)量平均值按公式(12)計算。式中：k;——i段脈沖當(dāng)量。7.2.3.6重復(fù)性a)標(biāo)準(zhǔn)容積重復(fù)性在i段，標(biāo)準(zhǔn)容積(V?o);的重復(fù)性按公式(13)計算。式中：u(V??);——標(biāo)準(zhǔn)容積(V?o);的重復(fù)性?；钊b置標(biāo)準(zhǔn)容積V2?的重復(fù)性取u(V2o);的最大值。b)脈沖當(dāng)量重復(fù)性在i段，脈沖當(dāng)量k;的重復(fù)性按公式(14)計算。u(k;)——脈沖當(dāng)量k;的重復(fù)性?；钊b置脈沖當(dāng)量k;的重復(fù)性取u(k;)的最大值。7.2.3.7合成不確定度a)標(biāo)準(zhǔn)容積的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度1)尺寸測量法尺寸測量法標(biāo)準(zhǔn)容積的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(15)計算。u:(V?)=√u?(D)+u}(a)+u;(βp)+u?(t)+u?(Pl)u:(Vzo)——活塞裝置標(biāo)準(zhǔn)容積的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(D)——活塞裝置缸體或活塞的平均直徑的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u;(a)——量具材料線膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(βp)——缸體材料線膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(t)——測量時的環(huán)境氣溫的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;2)質(zhì)量測量法質(zhì)量測量法標(biāo)準(zhǔn)容積的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(16)計算。u,(Vzo)=[u?(M?)+u2(pw)+u!(p?)+u2(pw)+u!(βw)+u2(βm)+u?(t?)+u2(tm)+u:(pcm)+u2(D)+u:(E)+u}(d)+u}(x)]÷u?(M?)——電子秤或天平的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u:(pw)——秤量容積內(nèi)水密度的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u?(p?)——空氣密度的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u:(pwe)——砝碼密度的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(βw)——水的體膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u:(βm)——缸體/活塞材料的體膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u:(t?)——標(biāo)準(zhǔn)器中溫度的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(tm)活塞裝置入口溫度的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u;(pem)——活塞裝置缸體內(nèi)液體的表壓力的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u;(E)——活塞裝置缸體材質(zhì)的彈性模量的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u?(x)——水的壓縮系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%。3)容積測量法容積測量法標(biāo)準(zhǔn)容積的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(17)計算。u?(Vzo)=[u?(V?)+u2(β?)+u2(βw)+u2(βm)+u:(t,)+u}(tm)+u2(pm)+u}(D)+u?(E)+u}(d)+u?(x)]÷式中：u:(V?)——標(biāo)準(zhǔn)量器的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;b)脈沖當(dāng)量的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度脈沖當(dāng)量的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度按公式(18)計算。u;(k)=√u:(V2o)+u?(f)(18)u;(k)——活塞裝置脈沖當(dāng)量的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;ur(f)脈沖的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%。7.2.3.8擴(kuò)展不確定度a)按公式(19)計算活塞裝置標(biāo)準(zhǔn)容積的相對擴(kuò)展不確定度。U,(V?o)=2u,(V??)(19)b)按公式(20)計算活塞裝置脈沖當(dāng)量的相對擴(kuò)展不確定度。7.2.4計時器晶振8h穩(wěn)定度校準(zhǔn)。將計時器晶振輸出信號接到標(biāo)準(zhǔn)計時器的外晶振輸入口，接通電源。預(yù)熱后，每隔1h讀1次頻率值f;/Hz(i=1,2,…,8)。晶振穩(wěn)定度按公式(21)計算：式中：E;——晶振穩(wěn)定度，%;fmin——f;的最小值，Hz;f?——標(biāo)準(zhǔn)頻率值，Hz。7.2.5流量穩(wěn)定性流量穩(wěn)定性試驗(yàn)的要求如下：至少選取3(j=1,2,…,m)個流量點(diǎn)，一般在最大流量和最小流量，以及中值流量(接近最大流量和最小流量的平均值)校準(zhǔn)，每個流量點(diǎn)至少重復(fù)6次，取其中最大值作為活塞裝置的流量穩(wěn)定性。一次累計的時間內(nèi)連續(xù)測量n(n≥6)次，流量q;(i=1,2, ,n)按公式(22)計算其平均值。式中：q,——j流量點(diǎn)平均值，m3/h。流量穩(wěn)定性按公式(23)計算。式中：u?——流量穩(wěn)定性，%,8校準(zhǔn)結(jié)果的表達(dá)原始記錄和校準(zhǔn)證書格式見附錄D和附錄E。9復(fù)校時間間隔活塞裝置的復(fù)校時間間隔建議：新制造的1年，其余3年。復(fù)校時間間隔由裝置的使用情況、使用者、裝置本身質(zhì)量等諸因素確定。申請校準(zhǔn)單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時間間隔。測量不確定度評定示例A.1容積測量法不確定度實(shí)例A.1.1概述A.1.1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及型式活塞裝置由缸體、活塞、驅(qū)動電機(jī)、信號發(fā)生器、計算機(jī)控制系統(tǒng)和附屬設(shè)備所組成。缸體內(nèi)表面或活塞外表面是經(jīng)過精密加工的、形成標(biāo)準(zhǔn)缸體或標(biāo)準(zhǔn)活塞。A.1.1.2測量原理活塞裝置工作時活塞在電機(jī)的驅(qū)動下沿缸體軸線作勻速直線運(yùn)動，傳遞機(jī)械力置換出缸內(nèi)容積，并在測試時間內(nèi)流體流過被檢流量計，按照質(zhì)量守恒原理，活塞裝置置換出的容積量與流過被測流量計的容積量比較，兩者的容積值可確定被檢流量計的計量性能。A.1.2測量模型(以缸體直徑為基準(zhǔn)的盤形活塞裝置為例)用標(biāo)準(zhǔn)量器校準(zhǔn)活塞裝置時的標(biāo)準(zhǔn)容積按(A.1)公式計算：所測得的活塞裝置的脈沖當(dāng)量k按公式(A.2)計算。(A.2)式中：V?——標(biāo)準(zhǔn)量器的示值，L;k——活塞裝置脈沖當(dāng)量，L/Pul;f——活塞裝置與V??對應(yīng)的脈沖數(shù)量，Pul;β;——標(biāo)準(zhǔn)量器材質(zhì)的體膨脹系數(shù)，℃-1;βw——水的體膨脹系數(shù)，℃-1;βm——缸體材質(zhì)的體膨脹系數(shù)，℃-1;t.標(biāo)準(zhǔn)量器溫度(用量器內(nèi)測得的水溫代替),℃;tm活塞裝置缸體的壁溫(用缸體內(nèi)測得的水溫代替),℃;pem——活塞裝置缸體內(nèi)液體的表壓力，Pa;D——活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑，mm;E——活塞裝置缸體材質(zhì)的彈性模量，Pa;d活塞裝置缸體的壁厚，mm;取多次測量的平均值作為活塞裝置缸體的標(biāo)準(zhǔn)容積。A.1.2.1不確定度計算由公式(A.1)和(A.2),標(biāo)準(zhǔn)容積V??和脈沖當(dāng)量k的不確定度按公式(A.3)u?(Vzo)=√ui?(V)+uía(Vzou,(k)=√uA(V?o)+u?(f)u:(Vz?)——標(biāo)準(zhǔn)容積Vzo的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u;(k)——脈沖當(dāng)量k的不確定度，%;u:a(V),ura(Vzo)——測量重復(fù)性引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;uB(Vzo)——容積測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;ur(f)——脈沖測量引起的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%。A.1.2.2相對靈敏系數(shù)a)容積測量法相對靈敏系數(shù)u2(V?o)=[c,(V?)u,(V?)]2+[c,(β?)u?(β?)]2+[c,(βw)u,(βw)]2+[c?(βm)u?(βm)]2+[c,(t?)u?(t?)]2+[c?(tm)u?(tm)]2+[c?(pem)u?(pem)]2+[c?(D)u-(D)]2+[c:(E)u,(E)]2+[c;(d)u(d)]2+[c,(x)u,(x)]2其中相對靈敏系數(shù)：b)脈沖當(dāng)量相對靈敏系數(shù)由公式(A.2)可得：u2(k)=u2(Vzo)+[c,(f)u?(f)]2。其中相對靈敏系數(shù)：A.1.3活塞裝置容積法校準(zhǔn)校準(zhǔn)裝置為一臺日本生產(chǎn)的型號APP—200型活塞裝置，最大容積240L,有效容積200L,氣缸直徑φ505.01mm,立式缸體，設(shè)計脈沖當(dāng)量1mL/Pul,校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)器為20L一等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。校準(zhǔn)時活塞裝置計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)定示值20.000L。表A.1為校準(zhǔn)記錄及計算的結(jié)果。校準(zhǔn)介質(zhì)蒸餾水，校準(zhǔn)方法參考7.2.3.3a),校準(zhǔn)時讀取活塞裝置缸體的出口處壓力值pem,作為本次校準(zhǔn)活塞裝置的平均壓力。讀取活塞裝置的進(jìn)、出口處溫度值，作為本次校準(zhǔn)活塞裝置的平均溫度值。按校準(zhǔn)程序連續(xù)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)次數(shù)為6次。根據(jù)測出的溫度、壓力按式(A.1)得到活塞裝置缸體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度為20℃、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力101325Pa)下的容積值，各相關(guān)參數(shù)如下：校準(zhǔn)用的各參數(shù)值：β,=33×10-6℃-1(查表所得);β=2.0×10-*℃-1(查表所得);βm=36.9×10-6℃-1(查表所得);x=4.90×10~10Pa-1;D=505.01mm;f=20000;E=2.1×1011Pa(查表所得),d=19.98mm。活塞的不確定度分析見表A.2。標(biāo)準(zhǔn)段LLL%%校準(zhǔn)值A(chǔ).1.3.1標(biāo)準(zhǔn)金屬量器引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的不確定度可以按照7.2.3.3的方法進(jìn)行分析，可直接由所給準(zhǔn)確度等級的允許誤差并按均勻分布進(jìn)行分析。本次試驗(yàn)使用一等標(biāo)準(zhǔn)量器，允許誤差為±0.005%,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.1.3.2活塞裝置缸體引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度活塞裝置缸體標(biāo)準(zhǔn)容積分段，多次校準(zhǔn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為活塞裝置缸體的重復(fù)性，取其中最大值作為活塞裝置脈沖當(dāng)量的重復(fù)性，由表A.1得到：u,(V)=u,(k)=0.0025%A.1.3.3標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體膨脹系數(shù)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體脹系數(shù)的不確定度為β,=33×10-6℃-1,標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)水溫tm在校準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)變化，因此|tm-20|≤10℃。按最大值考慮，設(shè)不確定度為U,(β?)=10%,矩形分布，則標(biāo)準(zhǔn)金屬量器體膨脹系數(shù)的不確定度為：A.1.3.4水體膨脹系數(shù)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度水的體脹系數(shù)為βw=2.0×10-*℃-1,而一次試驗(yàn)水溫變化不超過0.2℃,設(shè)不確定度為U,(βw)=25%,矩形分布，則水體膨脹系數(shù)的不確定度為：A.1.3.5活塞裝置缸體體膨脹系數(shù)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度活塞裝置缸體體膨脹系數(shù)βm=36.9×10-6℃-1,一次試驗(yàn)過程水溫變化不超過0.2℃,則水溫在校準(zhǔn)范圍內(nèi)變化時，設(shè)不確定度為U,(βm)=20%,塞裝置缸體體膨脹系數(shù)的不確定度為：A.1.3.6標(biāo)準(zhǔn)金屬量器壁溫引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器壁溫為20℃,壁溫的不確定度U,(tm)=0.2標(biāo)準(zhǔn)金屬量器壁溫的不確定度為：A.1.3.7活塞裝置缸體壁溫引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)活塞裝置缸體壁溫為20℃,壁溫的不確定度U,(t,)=0.2塞裝置缸體壁溫的不確定度為：A.1.3.8液體壓力引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度矩形分布，則活℃,矩形分布，則℃,矩形分布，則活液體壓力測量使用0.1級微差壓變送器，測量范圍(0～5)kPa,液體壓力pem=0.2kPa,設(shè)為矩形分布，則液體壓力的不確定度：A.1.3.9活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑的不確定度設(shè)內(nèi)徑的不確定度U,(D)=0.3%,矩形分布，則活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑的不確定度為：A.1.3.10活塞裝置缸體彈性模量引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)彈性模量的不確定度U,(E)=10%,矩形分布，則活塞裝置缸體彈性模量的不確定度為：A.1.3.11活塞裝置缸體的壁厚引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)壁厚的不確定度U,(d)=5%,矩形分布，則活塞裝置缸體的壁厚的不確定A.1.3.12水的壓縮系數(shù)引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度設(shè)壓縮系數(shù)的不確定度U,(x)=10%,矩形分布，則水的壓縮系數(shù)的不確定度為：活塞裝置測量不確定度匯總見表A.2。表A.2活塞裝置容積測量不確定度一覽表序號符號來源輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)%1V活塞裝置重復(fù)性12標(biāo)準(zhǔn)量器13標(biāo)準(zhǔn)量器體膨脹系數(shù)4水的體膨脹系數(shù)5活塞裝置缸體體膨脹系數(shù)6標(biāo)準(zhǔn)量器壁溫7活塞裝置缸體壁溫8液體壓力9D活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑E活塞裝置缸體彈性模量d活塞裝置缸體的壁厚K水的壓縮系數(shù)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u,(Vzo)=0.0068%;u,(k)=0.0072%。擴(kuò)展不確定度U,(V2o)=0.014%,k=2;U(k)=0.014%,k=2。A.1.4計算合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量不相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)容積V??合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u,(V?o)為：u,(Vz?)=[0.00252+0.00292+0.00192+0.00062+0.00442+0.00192+0.00202+0.00032+0.00032+0.000l2+0.00092]÷=0.0068%脈沖當(dāng)量k合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U,(k)為：u?(k)=√0.00682+0.00252=0.0072%A.1.5計算相對擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度為：U,(Vz?)=2×0.0068%=0.014%U,(k)=2×0.0072%=0.014%A.1.6校準(zhǔn)結(jié)果見表A.3。表A.3校準(zhǔn)結(jié)果序號校準(zhǔn)段LLu,(k;)和u.[(Vm):]%123456789相對擴(kuò)展不確定度：U,(Vzo)=0.014%,k=2;U,(k)=0.014%,k=2。A.2質(zhì)量測量法不確定度評定實(shí)例A.2.1概述A.2.1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及型式見A.1.1.1。A.2.1.2測量原理見A.1.1.2。A.2.2測量模型(以缸體直徑為基準(zhǔn)的活塞裝置為例)用質(zhì)量測量法校準(zhǔn)活塞裝置，活塞裝置排出介質(zhì)，用電子秤或天平稱量，換算成標(biāo)所測得的活塞裝置的脈沖當(dāng)量kz?按公式(A.6)計算。M;——校準(zhǔn)條件下的電子天平的示值，kg;pw——秤量容器內(nèi)水的密度，可取1000kg/m3;大氣空氣密度p?可取1.204kg/m3。(A.5)(A.6)A.2.3活塞裝置質(zhì)量測量法校準(zhǔn)校準(zhǔn)方法見A.1.3,校準(zhǔn)系統(tǒng)連接方式可參考圖4。采用校準(zhǔn)液體注入活塞裝置缸體內(nèi)，校準(zhǔn)時活塞裝置直接排出液體進(jìn)入天平的方法，校準(zhǔn)使用沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司電子天平，型號ES30K-12,最大秤量30kg,分辨力0.2g,校準(zhǔn)活塞裝置同A.1.3,校準(zhǔn)時活塞裝置計算機(jī)設(shè)定示值20.000L。表A.4為校準(zhǔn)記錄及計算的結(jié)果。標(biāo)準(zhǔn)段LLL%%校準(zhǔn)值A(chǔ).2.3.1天平引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度天平的不確定度可以按照7.2.3.3的方法進(jìn)行分析，可直接給出準(zhǔn)確度等級的允許誤差并按均勻分布進(jìn)行分析。本次試驗(yàn)使用電子天平，準(zhǔn)確度等級①級，最大允許誤差為士0.2g,稱量值30kg,標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：A.2.3.2活塞裝置缸體引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度把活塞裝置缸體基本容積多次校準(zhǔn)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為活塞裝置缸體的重復(fù)性，由u,(V)=u;(k)=0.0024%A.2.3.3其他引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量見表A.5。表A.5活塞裝置質(zhì)量法測量不確定度一覽表序號符號來源輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度靈敏系數(shù)%1V活塞裝重復(fù)性12天平13水的體膨脹系數(shù)4活塞裝置缸體體膨脹系數(shù)5標(biāo)準(zhǔn)量器壁溫6活塞裝置缸體壁溫7液體壓力8D活塞裝置缸體的公稱內(nèi)徑9E活塞裝置缸體彈性模量d活塞裝置缸體的壁厚k水的壓縮系數(shù)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：u(k)=0.0067%;擴(kuò)展不確定度U,=0.013%;k=2A.2.4計算合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度各分量不相關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)容積V?o的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u,(V?o)為：ur(Vzo)=[0.00242+0.00382+0.00062+0.00442+0.00192+0.002O2+脈沖當(dāng)量k合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度U,(k)為：u,(k)=√0.00582+0.00242=0.0063%A.2.5計算相對擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,擴(kuò)展不確定度為：U,=2×0.0058%=0.012%U,(k)=2×0.0063%=0.013%A.2.6校準(zhǔn)結(jié)果見表A.6。表A.6校準(zhǔn)結(jié)果序號校準(zhǔn)段LLu;(k;)和u,[(Vzo);]%123456789相對擴(kuò)展不確定度：U,(Vzo)=0.012%,k=2;U,(k)=0.012%,k=2。A.3活塞式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置不確定度評定實(shí)例——尺寸測量法A.3.1概述由電驅(qū)動活塞裝置的工作原理可知，在定溫、定壓下裝置所提供的容積值取決于氣缸內(nèi)徑或圓柱活塞外徑與活塞位移之乘積。新制活塞裝置對氣缸或活塞均需進(jìn)行精密測量，結(jié)合絲桿技術(shù)參數(shù)，計算脈沖當(dāng)量或活塞系數(shù)，并對其不確定度分量評定，確定裝置的擴(kuò)展不確定度。A.3.2測量模型設(shè)室溫t下測得氣缸平均內(nèi)徑或柱形活塞外徑為D、配用絲桿的螺距為P?、二相步進(jìn)電機(jī)固有步距角為1.8°,標(biāo)準(zhǔn)容積Vz?按公式(A.7)計算。脈沖當(dāng)量k按公式(A.8)計算。式中：D;——?dú)飧變?nèi)徑或圓柱活塞外徑的第j測量截面的第i次測量，mm;Pt——絲桿螺距，mm;α,β?——量器、缸體或圓柱活塞材料的線膨脹系數(shù)，℃-1;f——活塞裝置對應(yīng)PL的脈沖數(shù)，Pul。A.3.3不確定度計算(A.7)(A.8)由公式(A.7)和(A.8),標(biāo)準(zhǔn)容積V??和脈沖當(dāng)量k的合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度的計算見(A.9)和(A.10)。(A.9)u,(V?o)=√u!(D)+u2(a)+u?(βp)+u:(t)+u;(Pi)(A.9)u,(k)=√u?(D)+u:(a)+u:(βs)+u2(t)+u;(Pl)+u2(f)(A.10)式中：u.(D)活塞裝置缸體或活塞的平均直徑的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(a)量具材料線膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u:(β?)——缸體材料線膨脹系數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;ur(t)——測量時的環(huán)境氣溫的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u,(PL)——絲桿精度引入的相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度，%;u;(f)——脈沖的相對標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度，%。注：1通?？梢暯z桿的精度(精度等級)為其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(PL);2若用光柵尺測量活塞位移，u(PL)為光柵尺的標(biāo)準(zhǔn)不確定度(分辨力與安裝引入的不確定度的合成)?；钊b置標(biāo)準(zhǔn)容積V?o和脈沖當(dāng)量k的合成相對擴(kuò)展不確定度按公式(A.11)和U(V?o)=ku,(V?o),k=2(A.11)U,(k)=ku,(k),k=2(A.12)附錄B溫度線膨脹系數(shù)表常用金屬材料的溫度線膨脹系數(shù)α10-6℃-1材料名稱溫度范圍/℃—100～0工程用銅錫青銅40CrSi30CrMnSiA3Cr18Ni9Ti鎳鉻合金附錄C光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器的校準(zhǔn)對活塞裝置配備的編碼器，其脈沖當(dāng)量(光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器)的校準(zhǔn)與活塞裝置的容積校準(zhǔn)同時進(jìn)行。光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器信號一般與頻率計數(shù)器或計算機(jī)系統(tǒng)相結(jié)合使用(以下簡稱顯示儀)。一般要求光柵尺或旋轉(zhuǎn)編碼器分辨力滿足裝置的總不確定度要求。脈沖當(dāng)量的校準(zhǔn)可采用以下方法。校準(zhǔn)前先接通活塞裝置顯示儀的電源，并預(yù)熱穩(wěn)定后可進(jìn)行脈沖當(dāng)量的校準(zhǔn)。C.1容積法或質(zhì)量法校準(zhǔn)脈沖當(dāng)量容積法按照7.2.3.3的校準(zhǔn)方法，質(zhì)量法按照7.2.3.2的校準(zhǔn)方法，可選擇活塞裝置的自動或手動工作方式。當(dāng)開始標(biāo)準(zhǔn)容積校準(zhǔn)時，開啟出口端閥門同時驅(qū)動電機(jī)開始驅(qū)動活塞下降，顯示儀接收活塞裝置發(fā)出的脈沖信號，將水流導(dǎo)向到標(biāo)準(zhǔn)量器或標(biāo)準(zhǔn)秤中，同時，顯示儀開始累計活塞裝置的輸出脈沖。此時保持活塞裝置平衡運(yùn)行，當(dāng)活塞裝置達(dá)到設(shè)定排出的容積量時，停止下降，同時關(guān)閉出