王順利　李曉宇

(新疆計量測試研究院，烏魯木齊 830011)

0　引言

期間核查是實驗室自身對其測量設(shè)備或參考標準、基準、傳遞標準或工作標準以及標準物質(zhì)(參考物質(zhì))在相鄰兩次檢定(或校準)期間內(nèi)進行核查，以保持其檢定(或校準)狀態(tài)的置信度，使測量過程處于受控狀態(tài)，確保檢定、校準結(jié)果的質(zhì)量[1-2]。

氣體流量標準裝置結(jié)構(gòu)復雜，影響計量結(jié)果準確性的因素很多，且檢定周期較長，一般為3～5年[3]，期間核查是保證其量值可靠的重要手段。按照技術(shù)規(guī)范建議要求等級較高的標準裝置應該達到每月實施一次核查，而國內(nèi)氣體流量標準裝置通常使用流量計進行期間核查，通過校準流量計的計量特性參數(shù)(如脈沖系數(shù))并記錄其變化量以考察裝置量值的穩(wěn)定性。但一直以來，氣體流量標準裝置期間核查開展的并不是很普遍，其主要原因是缺少穩(wěn)定可靠的核查標準，與量塊、砝碼等實物量具不同，氣體流量計通常為相對復雜的機電一體化儀表，容易受影響量因素的影響，如溫度、壓力、濕度變化引起的電子器件的漂移和脈沖采集硬件的老化等等，其長期穩(wěn)定性難以保證。

比對是檢查量值統(tǒng)一及可靠的有效手段。由于氣體流量計的不斷更新發(fā)展，測量范圍不斷擴大，實驗室通常建立更新不同種類的標準裝置，不同的標準裝置對于量值的傳遞能力一般存在重疊的測量區(qū)間，利用這個測量能力區(qū)間實施實驗室內(nèi)部比對，可有效驗證氣體流量標準裝置的可靠性。

1　核查標準選擇

新疆計量測試研究院2套氣體流量標準裝置工作原理為負壓法臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準裝置，技術(shù)指標如表1所示。

表1　氣體流量標準裝置技術(shù)指標

由表1可知，可利用2套標準裝置測量范圍存在0.5～2000m3/h流量重疊區(qū)域開展實驗室內(nèi)部比對，選擇的核查標準組件由1臺DN50的氣體羅茨流量計及其配套管路和脈沖采集器組成，如圖1所示。

1.溫度變送器；2.壓力變送器；3.后直管段；4.氣體羅茨流量計；5.前直管段

流量計為組件核心，選用的高準確度氣體羅茨流量計具有重復性、檢定(或校準)周期內(nèi)穩(wěn)定性好的特點(重復性優(yōu)于0.08%)，測量范圍10～160m3/h，滿足兩臺氣體流量標準裝置的量值傳遞范圍。另外，由氣體羅茨流量計特點可知，其在實驗室參比環(huán)境下，不容易受管內(nèi)流場狀態(tài)變化的影響，對流速分布不敏感，對氣體流量標準裝置前、后直管段的要求不嚴格，不需要設(shè)置一定長度的直管段[4-5]，在作為核查標準使用前，按照氣體容積式流量計檢定規(guī)程[6]對其進行檢測，確認其計量性能良好。

核查組件前、后直管段內(nèi)徑為50mm，和氣體羅茨流量計一致，長度500mm(10D)，前、后直管段可盡量降低安裝對流量計造成的影響，前直管段進氣口安裝濾網(wǎng)，并作為固定配件在實驗及保存過程中始終與流量計保持安裝狀態(tài)。

2　核查方法

2.1　核查流量點的選擇

應在2套氣體流量標準裝置測量能力重疊區(qū)域內(nèi)選取流量計性能最佳的流量點進行核查實驗，根據(jù)對流量計的實驗結(jié)果，核查流量點選擇50 m3/h和150 m3/h。

2.2　核查實驗

氣體羅茨流量計核查標準組件依次在標準裝置A和標準裝置B上進行實驗，分別對流量計預熱6h，70%最大流量運行30min，每個流量點實驗6次，對氣體羅茨流量計的儀表系數(shù)K進行校準，具體實驗操作參考氣體容積式流量計檢定規(guī)程[6]。

2.3　核查結(jié)果處理方法

核查結(jié)果的判定采用En值的方法，對于每個流量點En值可按式(1)計算：

(1)

式中：UA和UB分別為裝置A和裝置B校準結(jié)果的相對擴展不確定度，2套標準裝置為獨立計量系統(tǒng)，因此其相關(guān)性可以忽略；d為2套裝置校準結(jié)果的相對偏差，計算方法如式(2)所示：

(2)

式中：KA和KB分別為裝置A和裝置B測量得到的氣體羅茨流量計儀表系數(shù)。

判定依據(jù)為：En≤1，滿意，可接受；En>1，不滿意，需要分析問題，制定糾正措施，進行整改。

3　比對數(shù)據(jù)實例分析

按照上述期間核查方案，在新疆計量測試研究院流量一所2套氣體流量標準裝置進行實驗，實驗結(jié)果見表2。

表2　核查實驗數(shù)據(jù)

實驗結(jié)果證明，2套標準裝置具有非常良好的一致性，也驗證了這種核查方法的可行性。同理，該方法可作為JJF 1033—2010《計量標準考核規(guī)范》[7]要求中有關(guān)標準裝置長期穩(wěn)定性檢測的手段，使用En值做控制圖，En≤1作為質(zhì)量控制目標。

新疆計量測試研究院在2011至2012年，共完成該組件的核查實驗10次，以150m3/h核查點為例，實驗結(jié)果如圖2、圖3、圖4所示。

圖2　裝置A核查結(jié)果

圖3　裝置B核查結(jié)果

圖4　核查結(jié)果控制圖

核查結(jié)果顯示全部En值小于1，表明2套氣體流量標準裝置的質(zhì)量控制處于較好水平。進一步分析數(shù)據(jù)可知，盡管組件選用氣體流量計的穩(wěn)定性在流量測量儀表中已屬于較高水平，但其在上述的系列試驗中的變化量仍超過0.15%，而采用En值的核查方法則基本不受其長期穩(wěn)定性的影響，采用該方法可以降低購置高穩(wěn)定性氣體流量計產(chǎn)生的高額費用及其風險。

在某些特殊情況下，還可利用該方法的核查結(jié)果分析裝置存在的問題。

4　結(jié)束語

期間核查是保證氣體流量標準裝置可靠性的質(zhì)量體系中重要一環(huán)，裝置的管理者和使用者不僅要定期、持續(xù)地開展此項常規(guī)工作，而且要尋找到適合上述裝置特點的核查方法，才能使核查工作更為有效[8]。

實驗室內(nèi)部比對法是利用短期穩(wěn)定性、重復性好的流量計作為核查標準進行裝置間比對，對氣體流量計長期穩(wěn)定性沒有較高要求；核查標準組件結(jié)構(gòu)簡單，便于操作；相對于實驗室裝置單獨進行核查實驗， 內(nèi)部比對法沒有增加實驗量， 核查結(jié)果為

觀察裝置運行狀態(tài)提供了多個角度，并為發(fā)現(xiàn)、分析裝置存在的問題提供了較為豐富的信息。

該方法也存在一定的局限性，因為2套裝置流量重疊區(qū)域相對較小，不能全面反映量程較大裝置的正常工作能力。對此問題，在核查標準選擇方面可以考慮選擇測量范圍較大的氣體渦輪流量計，核查流量點可選擇在1500m3/h左右，盡管儀表系數(shù)的減小可能增大2套裝置測量結(jié)果的相對偏差，但可以嘗試努力改進。

此外，由于氣體流量計涉及多個物理量，裝置組成及工藝流程較為復雜，對于高水平的氣體流量標準裝置，使用唯一的一種方法進行核查是不夠的，對于內(nèi)部比對，若2套裝置的相同影響量出現(xiàn)問題，且不易被發(fā)現(xiàn)，從而影響裝置的準確性。因此，還應針對裝置特點，設(shè)計其他內(nèi)部比對方法，以保證流量裝置處于良好、可信的工作狀態(tài)。

[1]JJF 1117—2010計量比對 [S]

[2]GB/T 27025—2008/ISO/IEC 17025:2005檢測和校準實驗室能力的通用要求 [S]

[3]JJF 1240—2010臨界流文丘里噴嘴法氣體流量標準裝置校準規(guī)范[S]

[4]蔡武昌，孫淮清，紀綱.流量測量方法和儀表的選用[M].化學工業(yè)出版社，2001

[5]蘇彥勛，李金海.流量計量[M].中國計量出版社，1991

[6]JJG 633—2005氣體容積式流量計檢定規(guī)程[S]

[7]JJG 1033—2010計量標準考核規(guī)范[S]

[8]孟濤，王池，唐蕾.利用實驗室內(nèi)部比對進行流量裝置期間核查 [J].計量技術(shù)，2012(6):65-67