钟罩流量标准装置静检定依据及方法

此次20L钟罩式气体流量标准装置检定依据JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置检定规程》，此规程适用于钟罩式气体流量标准装置的首次检定、后续检定以及使用中检定。

检定项目依次是外观检查、密封性试验、压力波动试验、计时器检定、编码器系数检定、标准容积检定和温度控制检定。其中编码器系数检定方法主要是静态容积法检定、动态容积法检定和间接尺寸测量法检定。当需要仲裁检定时，推荐容积为500 L以下的装置采用容积法检定编码器系数。因此，本次检定采用静态容积法，依据规程对其编码器系数进行检定[6-7]。
外观检查
经目测检查，装置外观符合JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置检定规程》中第4条各项要求。

密封性试验
钟罩升至最高位置，稳定10 min，记下钟罩的位置和钟罩内气体温度、室内环境温度及大气压力。经过1 h后再次观察钟罩的位置和钟罩内气体温度、室内环境温度及大气压力，如表1所示。
压力波动试验
压力需要钟罩在装置的最大流量和最小流量下分别下降两次，同时观察水柱式液体压力计，记下钟罩下降过程中压力的最大变化，取四次试验中最大压力波动作为装置的压力波动。本装置压力波动应小于20 Pa；最大流量Qmax=1.2 m3/h时，压力波动最大值为16 Pa；最小流量Qmin=0.02 m3/h时，压力波动最大值为9 Pa。压力波动符合JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置检定规程》中3.2的要求。

计时器检定
由计时器引入的相对不确定度分量：

u1=Utmin×k
(1)
式中，u1为计时器引入的相对不确定度；U为证书给定的扩展不确定度，U=0.001s；tmin为最短测量时间间隔，s；k为包含因子。

按均匀分布，取k=3–√，计算得出u1=0.003%。

编码器系数检定
标准容积的静态容积法检定的基本操作方法可参考JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置检定规程》[8]，采用10L二等标准容器，由10L二等标准容器检定证书可知，标准容器的相对扩展不确定度Urs为0.065%。下面列举本次测量结果[9-10]。

钟罩下降高度和编码器系数的测量
将钟罩升起，调整到钟罩使用的测量段，标记位置，打开阀门，然后使钟罩缓缓下降，待10L标准容器里水流至刻线处，关闭阀门并标记位置。用尺子连续测量六次上下标记处下降的高度和编码器累计脉冲数，数据如表2所示。
钟罩下降平均高度、标准容积及其不确定度
钟罩下降平均高度的计算依据公式：

L?=∑i=1nLin
(2)
式中，L????为钟罩下降平均高度，mm；Li为第i次检定测得钟罩的下降高度，mm；n为检定次数。

V=Vs[1+(α1+2α2?3α3)(20?θ)]
(3)
式中，V为标准容积；Vs为标准量器的容积值；α1,α2,α3分别为标尺、钟罩和标准量器的线膨胀系数；θ为在n次检定中，钟罩内气体平均温度。

A类相对标准不确定度urA2的计算依据公式：

urA2=1L???????????∑i=1n(Li?L????)2n?1???????1╱2×100% 
(4)
B类相对标准不确定度urB2的计算依据公式：

urB2=Urs2
(5)
将测量数据代入式（2）、（3）、（4）、（5）可得：平均高度L?=315.73 mm；因为|(20?θ)|<5，可以认为V=Vs；A类相对标准不确定度urA2=0.066%；B类相对标准不确定度urB2=0.033%。

编码器的平均系数及其不确定度的计算
显示仪编码器系数的计算依据公式：

Ki=NiV
(6)
式中，Ki为第i次检定的脉冲系数；Ni为第i次检定时显示仪累计的脉冲数。

平均编码器系数计算依据公式：

K?????=1n∑i=1nKi
(7)
式中，K?????为平均编码器系数；n为检定次数。

A类相对标准不确定度urA3的计算依据公式：

urA3=1K????????????∑i=1n(Ki?K?????)2n?1???????1╱2×100%
(8)
B类相对标准不确定度urB3的计算依据公式：

urB3=uN3–√
(9)
式中，uN为频率计数器或计算机系统证书给出的不确定度，取uN=0.09%。

将测量数据代入式（6）、（7）、（8）、（9）可得：平均编码器系数K?????=103.80（1/ L）；A类相对标准不确定度urA3=0.087%；B类相对标准不确定度urB3=0.052%。

温度控制检定
钟罩内的气温无变化，室内的气温变化0.2 ℃，液槽内的水温无变化，温差等于0.2 ℃，符合JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置检定规程》中3.1的要求[11]。

装置（带编码器）的合成标准不确定度及扩展不确定度
根据不确定度的评定方法[12]，装置（带编码器）的合成标准不确定度uc依据公式：

uc=(u21+u2rA2+u2rB2+u2rA3+u2rB3)1╱2
(10)
装置（带编码器）的扩展不确定度依据公式：

U=kuc
(11)
式中，k为包含因子，取k=2。

将计算结果代入式（10）、（11）可得合成标准不确定度uc=0.13%，扩展标准不确定度U=0.26%（k=2）。

静态容积法检定编码器系数是应用体积测量的方法来计算编码器的系数。静态容积法是对中小钟罩量值溯源的常用方法，适用于500 L以下的中小型钟罩式气体流量标准装置，编码器系数的标准不确定度是装置合成标准不确定度评定的重要分量。