干式活塞气体流量校准器校准规范

PAGEPAGE2干式活塞气体流量校准器校准规范1范围本规范适用于干式活塞气体流量校准器（以下简称干式活塞校准器）的校准。2引用文件本规范引用下列文件：JJF1001-2011通用计量术语及定义JJF1004-2004流量计量名词术语及定义JJG586-2006皂膜流量计检定规程JJF1586-2016主动活塞式流量标准装置校准规范JJF（建材）172-2020被动活塞式气体流量标准装置校准规范凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单），适用于本规范。3术语和计量单位3.1术语3.1.1瞬时流量flowrate某时间内流过横截面的流体总量除以该时间间隔。3.1.2气体流量校准器gasflowcalibrator在流体流动的状态下，由显示仪表直接显示出气体瞬时流量的仪器。3.1.3干式活塞气体流量校准器drypistongasflowcalibrator在流体的作用下，利用活塞置换体积和测量时间计算出瞬时流量的气体流量校准器。3.1.4活塞piston安装在活塞缸体内作往复运动的部件。3.1.5检测开关detectorswitch活塞通过缸体时，能准确触发活塞位置的开关。3.2计量单位流量单位：升每分钟，符号L/min；毫升每分钟，符号mL/min。压力单位：帕斯卡，符号Pa；或千帕，符号kPa。3.2.3温度单位：摄氏度，符号℃；热力学温度：开尔文，符号K。4概述干式活塞校准器由活塞、活塞缸体、检测开关、进出管路和显示仪表等组成，具有温压修正功能的气体流量校准器还安装有温度传感器和压力传感器，典型的干式活塞校准器工作原理示意图如图1所示。当干式活塞校准器开始工作时，先关闭旁路阀门，气体在活塞的上下游形成差压，活塞在此压差的作用下在活塞缸体内匀速上升，当活塞上升至开始检测开关时，计时器开始计时，当活塞上升至结束检测开关时，计时器停止计时，由测得的时间和检测开关间的有效容积即可计算出校准器的瞬时流量，通过测量被测气体的温度和压力，可以计算出标准状态下的气体瞬时流量。缸体缸体出气控制开关旁路温度传感器压力传感器检测开关检测开关进气缓冲器活塞缸体缸体图1干式活塞校准器工作原理示意图5计量特性5.1示值误差干式活塞校准器的最大允许误差为±1.0%。在规定的流量范围内，其示值误差应不超过最大允许误差。5.2重复性干式活塞校准器的重复性不大于最大允许误差绝对值的1/2。注：以上指标不用于合格性判别，仅供参考。6校准条件6.1环境条件环境条件一般应满足：环境温度:（15～25）ºC；环境湿度:（15～90）%RH；大气压力:（86～106）kPa。6.2测量标准及配套设备校准所用的测量标准及主要配套设备应具有效的检定/校准证书。6.2.1测量标准测量标准为可选用钟罩式气体流量标准装置、主动活塞式流量标准装置，也可采用其它气体流量标准装置。测量标准的流量范围应与干式活塞校准器的流量范围相适应，其最大允许误差绝对值应不大于干式活塞校准器最大允许误差绝对值的1/2。6.2.2配套设备配套设备及技术要求见表2。表2配套设备序号设备名称技术要求1温度计分度值优于0.1℃，最大允许误差不超过±0.2℃2湿度计最大允许误差不超过±5%RH3压力计最大允许误差不超过±20Pa4大气压力计最大允许误差不超过±0.25kPa6.3校准用介质校准用介质一般为常压洁净的空气，也可选用与实流气体的密度、粘度等物理性质相接近的其它气体。7校准项目和校准方法7.1校准项目干式活塞校准器校准项目及对应的校准方法条款见表3。表3校准项目一览表序号校准项目校准方法对应条款1示值误差2重复性注：可根据实际应用需要，选择校准项目。7.2校准方法7.2.1示值误差.1校准前准备 干式活塞校准器一般应在校准条件下放置4h以上，以保证干式活塞校准器稳定到校准环境温度后，方可开始校准。.2密封性检查 把干式活塞校准器进气口连接至测量标准的出气口上，使干式活塞校准器的出气口与大气相通。缓慢调节测量标准的流量至干式活塞校准器最大流量的70%，采用喷泡的方式在接口处进行密封性检查，应无漏气现象。.3校准流量点 干式活塞校准器一般按用户要求流量点进行校准。当用户无要求时，对（最大流量）、0.2和（最小流量）三个流量点进行示值误差校准。校准时，流量点（和0.2）的实际流量与规定校准流量偏差不超过±5%，流量点（）的实际流量与规定校准流量偏差不超过10%，每个流量点的校准次数应不少于3次。.4校准程序缓慢调节测量标准流量到第一个校准流量点，运行至气体状态稳定。气体在校准点流量下流经干式活塞校准器，启动干式活塞校准器进行瞬时流量测量，待干式活塞校准器完成一次测量，记录测量标准和干式活塞校准器瞬时流量示值，以及校准期间的温度、压力、湿度等参数，按规定的计算公式计算得到干式活塞校准器的示值误差，完成第一个校准流量点的一次示值误差校准。重复以上过程至少3次，完成第一个流量点的校准。按校准流量点调节流量，进行下一个流量点的校准，直至完成所有流量点的校准。7.3数据处理7.3.1示值误差计算a）单次测量瞬时流量示值误差。各流量点的单次测量示值误差按式（1）计算： （1）式中：——第流量点第次校准时，干式活塞校准器的相对示值误差，%；——第流量点第次校准时，干式活塞校准器的瞬时流量值，L/min；——第流量点第次校准时，测量标准瞬时流量换算到与同一状态下的值，L/min。当测量标准内气体状态参数与进入干式活塞校准器的工作状态参数不一样时，应按公式（2）将测量标准的瞬时流量示值换算成干式活塞校准器工作状态下的值，然后再将公式（2）计算得到的值，代入公式（1）计算干式活塞校准器的相对示值误差。 （2）式中：——第i流量点第j次校准时，测量标准的瞬时流量示值，L/min；——大气压力，kPa；——分别为第i流量点第j次校准时，测量标准内和干式活塞校准器处的气体温度，℃；——分别为第i流量点第j次校准时，测量标准内和干式活塞校准器处的气体表压力，kPa；——分别为第i流量点第j次校准时，测量标准内和干式活塞校准器处的气体相对湿度，%RH；——分别为第i流量点第j次校准时，测量标准内和干式活塞校准器处的饱和水蒸气压力，kPa；——分别为第i流量点第j次校准时，测量标准内和干式活塞校准器处的气体压缩因子，当测量标准与干式活塞校准器之间的压力差小于101.325kPa时，可视。b）干式活塞校准器第流量点示值误差。各流量点的示值误差为多次独立测量误差的算术平均值，按式（3）计算： （3）式中：——干式活塞校准器第i流量点的示值误差，%；——测量次数。c）干式活塞校准器示值误差为示值误差绝对值最大的流量点的示值误差。7.3.2重复性计算干式活塞校准器的重复性试验一般与示值误差校准同时进行。当每个流量点重复检定次时，该流量点的重复性按式（4）计算：（4）式中：——干式活塞校准器第i流量点的重复性，%；——流量计第校准点示值误差的最大值，%；——流量计第校准点示值误差的最小值，%；——极差系数，见表3。表3数值表23456789101.131.692.062.332.532.72.852.973.088校准结果表达校准后的干式活塞校准器，出具校准证书。校准证书应给出校准结果及其测量不确定度。校准原始记录参考格式见附录A，校准证书内页参考格式见附录B，不确定度评定示例见附录C。9复校时间间隔建议干式活塞校准器复校时间间隔最长不超过1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A干式活塞校准器校准原始记录参考格式共页第页记录编号：证书编号：委托单位委托单位地址型号规格出厂编号制造厂校准依据校准地点环境参数大气压力：，环境温度：，环境湿度：校准人员校准日期核验人员建议复校准日期本次校准所使用的主要计量标准器具：名称型号/规格测量范围不确定度或准确度等级或最大允许误差证书编号有效期至1.外观检查：，校准用介质：，密封性：2.校准结果：流量点（）测量标准被校仪器测量标准瞬时流量（）单次示值误差（%）平均示值误差（%）重复性（%）相对扩展不确定度瞬时流量（）压力（）温度（）瞬时流量（）压力（）温度（）备注附录B干式活塞校准器校准证书内页参考格式1.外观检查：2.校准用介质：3.密封性：4.校准结果：流量点（）被校仪器瞬时流量（）计量标准瞬时流量（）平均示值误差（%）重复性（%）相对扩展不确定度附录C干式活塞校准器示值误差测量结果不确定度评定示例C.1概述校准方法按本规范给出的校准方法，正确连接测量标准和干式活塞校准器，并完成校准前的准备工作。缓慢调节测量标准流量到所需校准的流量点，运行至气体状态稳定。气体在校准点流量下流经干式活塞校准器，启动干式活塞校准器进行瞬时流量测量，待干式活塞校准器完成一次测量，记录测量标准和干式活塞校准器瞬时流量示值，以及校准期间的温度、压力、湿度等参数，按规定的计算公式计算得到干式活塞校准器的示值误差。C.1.2测量标准本示例中所用测量标准名称及技术指标见表C.1。表C.1测量标准分类名称测量范围技术指标测量标准钟罩式气体流量标准装置（0.02～0.6）m3/h0.2级被校准对象干式活塞校准器，流量范围为（300～5000）mL/min，最大允许误差为±1%。C.2测量模型测量模型为：（C.1）式中：——干式活塞校准器的相对示值误差，%；——干式活塞校准器的瞬时流量值，L/min；——测量标准瞬时流量换算到与同一状态下的值，L/min。C.3不确定度传播率对式（C.1）的各分量求偏导，得到各分量的灵敏系数；。引起相对示值误差不确定度的和分量彼此独立，互不相关，则合成标准不确定度的计算公式如式（C.2）所示：（C.2）以被测干式活塞校准器最大流量点为例，对干式活塞校准器示值误差测量结果进行不确定度评定，使用的相关参数或计算数据见表C.2。表C.2相关参数及计算数据干式活塞校准器瞬时流量（mL/min）测量标准瞬时流量（mL/min）4948.84989.26C.4不确定度来源瞬时流量测量引入的标准不确定度a）干式活塞校准器瞬时流量测量重复性引入的标准不确定度b）干式活塞校准器瞬时流量显示分辨力引入的标准不确定度C.4.2标准流量测量引入的标准不确定度C.5标准不确定度评定C.5.1瞬时流量测量引入的标准不确定度C.5.1.1干式活塞校准器瞬时流量测量重复性引入的标准不确定度选取一台流量范围为（300～5000）mL/min，最大允许误差为±1%的干式活塞校准器为被测对象，正确连接测量标准和干式活塞校准器，并完成校准前的准备工作。缓慢调节流量，缓慢调节测量标准流量到流量点（5000mL/min），使用干式活塞校准器重复测量10次，所得示值误差数据如表C.3所示。表C.3示值误差序号12345示值误差（%）-0.82-0.89-0.96-0.71-0.68序号678910示值误差（%）-0.76-0.88-0.81-0.65-0.92示值误差均值（%）-0.81根据贝塞尔公式计算可得标准偏差。一般在同一校准点重复测量3次，取其平均值作为最终示值。因此，被校干式活塞校准器瞬时流量重复测量引入的标准不确定度为mL/min。C.5.1.2干式活塞校准器瞬时流量显示分辨力引入的标准不确定度干式活塞校准器瞬时流量显示分辨力为0.1mL/min，按均匀分布处理，则检测仪压力读数分辨力引入的标准不确定度为mL/min，则该分量小于被校干式活塞校准器瞬时流量测量重复性引入的标准不确定度，故只考虑干式活塞校准器瞬时流量测量重复性引入的标准不确定度。因此，瞬时流量测量引入的标准不确定度为mL/min。C.5.2标准流量测量引入的标准不确定度根据证书可知，钟罩式气体流量标准装置的最大允许误差为±0.2%，按均匀分布处理，mL/min。C.6不确定度分量汇总干式活塞校准器示值误差测量结果的不确定度分量