《主动活塞式流量标准装置校准规范》征求意见稿

一、        任务来源
根据国家质检总局的国质检量函（2013）101号《质检总局关于下达2013年国家计量技术法规制修订计划的通知，依照全国流量容量计量技术委员会（国流容计技委函[201x]0xx号）《关于2013年规程及起草的通知》的工作安排，由重庆市计量质量检测研究院组织成立了《活塞式流量标准装置校准规范》国家计量技术规范(以下简称《规范》)起草小组，承担《规范》的修订工作。
二、        规范制修订的必要性
活塞式流量标准装置是一种以气缸或活塞直径为标准，电机驱动活塞位移换为标准容积的气体或液体流量标准装置，它和一般标准体积管的区别在于：一般标准体积管是流体推动置换体（球或活塞）运动，流体的流量决定置换体的运动速度，流体的流动是主动的，置换体的运动是被动的。而活塞式流量标准装置中的活塞是由电机带动的，活塞的运动推动气体流动，活塞的运动速度决定流体的流量。在这个装置中，活塞的运动是主动的，流体的流动是被动的。因此活塞式流量标准装置又称为电驱动活塞式流量标准装置。这种装置直接溯源到长度、温度等基本量，是原级标准装置，具有准确度高、性能稳定的特点，能达到流量测量最高等级（0.05级），故常常用作中小流体流量标准装置进行量传。
目前，国内还没有对活塞式气体标准装置进行校准的依据，仅能参考检定规程JJG 209-2010 《体积管》。然而，随着流量计量技术的发展，活塞式流量标准装置以准确度等级高而逐渐被广泛应用于中小流体流量检测中。目前，国内活塞式气体流量标准装置的制造厂家有重庆三协、浙江美捷、杭州天马等企业。另一方面，活塞式气体流量标准装置具有结构复杂、体积较大的确定，制造困难等问题。为了规范和指导企业生产和应用，编制《活塞式流量标准装置校准规范》是一件迫切的工作和任务。
三、        规范修订过程
2012年7月4日申报《活塞式流量标准装置校准规范》（制订），201x年x月x日全国流量容量计量技术委员会批复，批复文件“国流容计技委函[201x]0xx号”，完成时间为2015年第四季度。
《规范》修订过程如下：
1)        2013年3月开始，收集国内外相关的标准、国际建议和其它有关资料文件，全面了解各地区活塞式流量标准装置的使用、检定和校准情况。
2)        2013年4月，起草小组在重庆召开了《活塞式流量标准装置校准规范》国家规范制订首次会议，讨论需要进行规范实验验证的项目（如变更参数、检测方法等需要验证试验）；对各项规范验证实验内容进行分工，布置实验方案和完成日期；学习国家规范JJF 1071-2000 《国家计量校准规范编写规则》；并制订编写《活塞式流量标准装置校准规范》初步草案内容，以及下一步工作要求。
3)        2013年5月，起草小组完成了草案稿。
4)        2013年6月，起草小组内部征求意见后完成了第一稿；
5)        2013年6月3日至5日，在浙江省规范起草小组深入浙江美捷、杭州天马等企业活塞式流量标准装置生产企业进行调研，并与浙江省计量院进行了研讨，对生产企业制造厂提出的建议，进行了修改，形成了修订稿第二稿。
6)        2013年6月23日至25日，在重庆规范起草小组深入重庆三协等企业活塞式流量标准装置生产企业进行调研，并与企业进行了研讨，对生产企业制造厂提出的建议，进行了修改，形成了修订稿第三稿。
7)        2013年9月13～9月14日，起草小组在陕西西安对《活塞式流量标准装置校准规范》 范逐条进行讨论，2013年10月根据会议提出的建议，修订了第三稿草案，形成了第四稿。
8)        2014年6月6日至7日，起草小组在浙江省杭州市召开讨论会，逐条对规范进行讨论，形成了征求意见稿。
9)        2014年7月19日，在河北保定市召开全国省级技术机构和部分燃气表生产企业参加的会议，对规范征求意见稿进行逐条讨论。形成了报审稿。
10)        2013年03月～2013年08月：收集国内外相关的标准、国际建议和其它有关资料文件，全面了解各地区活塞式气体流量标准装置的使用、检定和校准情况。
11)        20013年08月～2014年01月：根据国际建议及相关的国家标准，制定《活塞式气体流量标准装置》国家校准规范，并进行相关的检测试验。
12)        20014年11月～2014年12月：修订稿电子版发送各省市检测机构进行审议，并邀请国内专家会审修订后的校准规范。（预计）
13)        20014年12月～2015年03月：形成最终版本，上报国家总局。（预计）
四、        规范制订的主要技术依据及原则
JJF 1001 通用计量术语及定义
JJF 1004 流量计量名词术语及定义
JJF 1059.1-2012 测量不确定度评定与表示
JJF 1240-2010 临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置校准规范
JJG 165-2005 钟罩装置气体流量标准装置
JJG 209-2010 体积管
JJG 259-2005 标准金属量器
JJG 643-2003 标准表法流量标准装置
OIML R119：1996用于测量非水液体的活塞装置缸体 体积管（Pipe provers for testing measuring systems for liquids other than water）

五、规范制订说明
本技术规范参考了国家检定规程JJG 209-2010《体积管》，以国际法制计量组织（OIML）的国际建议OIML R119：1996用于测量非水液体的活塞装置缸体 体积管（Pipe provers for testing measuring systems for liquids other than water）为技术依据，对活塞式流量标准装置校准规范进行制订的。并综合考虑了我国活塞式流量标准装置的研发和和使用现状而制订。采用了国际建议、国家标准主要的技术指标。
1、外观和密封性一般不属于“计量性能”，在校准时可不考虑。但活塞式流量标准装置的某些附件和密封性，对示值准确度影响很大，因此在活塞式流量标准装置校准项目中列入了外观检查和密封性试验。
2、活塞式流量标准装置是在实验室在使用的气体或液体的标准装置，通常实验室标准装置的标准容积应为标准状态下标准容积段的容积V20。对活塞式流量标准装置进应修正到V20的状态。
3、为了确保活塞式流量标准装置校准要求，对附件提出了最低要求，1）计时器提出的：分辨力一般优于0.001 s，应带有晶振信号输出口，且晶振8 h的稳定度优于1×10-5。是参考了JJF 1240-2010和JJG 165-2005对校准/检定装置的要求和综合活塞式流量标准装置的实际情况提出的；2）滾珠丝杠要求，配用滾珠丝杠的精度等级一般不低于P5，滚珠丝杠按照GB/T17587.3—1998 标准分为七个标准公差等级：1，2，3，4，5，7，10 级，类型为定位(P型)，考虑到滾珠丝杠跳动公差和位置公差由经验确定P5级；3）脉冲信号发生器：带光栅尺的脉冲信号发生器分辨力一般优于0.005 mm/Pul；带旋转编码器脉冲信号发生器的分辨力一般优于0.005 L/Pul。考虑活塞式流量标准装置最小使用体积50L，脉冲信号发生器可能带来的影响量确定的。
4、标准体积的校准方法，对于标准体积的校准常是几何测量、质量法和容积法，从活塞式流量标准装置结构看对于新生产的通常采用几何测量原始方法来确定标准体积，而后续校准只能用质量法和容积法，本规范的质量法和容积法采用JJG 209-2010 体积管的试验方法和运算公式，如果是仅对使用介质为气体活塞装置，可采用活塞装置缸体内为空气，校准时活塞装置直接排出气体进入标准量器的方法，也就是JJG 165-2005 钟罩装置气体流量标准装置所采用的方法。
5、作为活塞式流量标准装置校准的无论容积法、质量法、几何法，校准电驱动活塞装置的实质是校准活塞系数k（脉冲系数），即使采用光栅尺测量位移，也是校准k，这是主动式活塞与被动式活塞/体积管的根本区别，后者是求两点间的体积。主动活塞没两点间的体积这种概念。通常活塞系数的计算方法是校准出标准体积V20以及标准体积V20对应的脉冲数量f，值, V20除以f就是活塞系数k。本规范将这个系数称为“脉冲系数”。
6、为了把活塞式流量标准装置和体积管区别开来，本规范给出了“活塞式流量标准装置”两种方式的结构、组成和工作范围。
7、在不确定度评定时，考虑到三种校准方法不同，分别给出了容积法、质量法、几何法评定方法，通常应根据自由度和置信概率确定包含因子，我们经过多次计算，认为合成标准不确定度的自由度足够大，因此在规范中直接规定取包含因子为2。
8、根据JJF 1071-2010 国家计量校准规范编写规则6.14  附录的要求，附录可包括：校准记录内容、校准证书内页内容及其他相关表格、推荐的校准方法、有关参考数据等，也给出测量不确定度评定示例。

联系人：北京市计量检测科学研究院 杨静

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