JJF 1627-2017皂膜流量计法标准漏孔校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 6 2 72 0 1 7皂膜流量计法标准漏孔校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR e f e r e n c eL e a k sb yS o a pF i l mF l o w m e t e r 2 0 1 7-0 9-2 6发布2 0 1 7-1 2-2 6实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局皂膜流量计法标准漏孔校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rR e f e r e n c eL e a k sb yS o a pF i l mF l o w m e t e rJ J F1 6 2 72 0 1 7 归 口 单 位:全国压力计量技术委员会 主要起草单位:上海市计量测试技术研究院 参加起草单位:博益(天津)气动技术研究所有限公司 本规范委托全国压力计量技术委员会负责解释J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:许 红(上海市计量测试技术研究院)张书令(上海市计量测试技术研究院)参加起草人:艾子蔚 博益(天津)气动技术研究所有限公司张伟明 博益(天津)气动技术研究所有限公司J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)4 概述(2)4.1 结构(2)4.2 原理(2)4.3 用途(2)5 计量特性(2)5.1 漏孔漏率(2)5.2 重复性(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(3)7.1 外观检查(3)7.2 校准前准备(3)7.3 校准(4)7.4 数据处理(4)8 校准结果表达(4)9 复校时间间隔(5)附录A 校准记录格式(6)附录B 校准证书(内页)格式(7)附录C 标准漏孔漏率测量不确定度评定示例(8)J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局引 言 J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则、J J F1 0 0 12 0 1 1 通用计量术语及定义、J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示、G B/T3 1 6 32 0 0 7 真空技术 术语共同构成本规范制定的基础性系列规范。本规范参照E N1 3 1 9 2:2 0 0 1 无损检验 泄漏试验 气体基准泄漏的校准(N o nD e s t r u c t i v eT e s t i n gL e a kT e s t i n gC a l i b r a t i o no fR e f e r e n c eL e a k s f o rG a s e s)、A S TME 9 0 89 8(R e a p p r o v e d2 0 1 2)气体基准泄漏量校准标准规程(S t a n d a r dP r a c t i c ef o rC a l i b r a t i n gG a s e o u sR e f e r e n c eL e a k s)和J J G5 8 62 0 0 6 皂膜流量计进行制定,采用了其中的基本原则。本规范为首次发布。J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局皂膜流量计法标准漏孔校准规范1 范围本规范适用于漏率范围为1m L/m i n1 0L/m i n、进气端压力在1k P a 1.5MP a、出口端为大气的标准漏孔(以下简称漏孔)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G5 8 62 0 0 6 皂膜流量计G B/T3 1 6 32 0 0 7 真空技术 术语E N1 3 1 9 2:2 0 0 1 无损检验 泄漏试验 气体基准泄漏的校准(N o nD e s t r u c t i v eT e s t i n gL e a kT e s t i n gC a l i b r a t i o no fR e f e r e n c eL e a k s f o rG a s e s)A S TM E 9 0 89 8(R e a p p r o v e d2 0 1 2)气体基准泄漏量校准标准规程(S t a n d a r dP r a c t i c e f o rC a l i b r a t i n gG a s e o u sR e f e r e n c eL e a k s)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 漏孔 l e a kG B/T3 1 6 32 0 0 7,定义6.1.1在压力或浓度差作用下,使气体从壁的一侧通到另一侧的孔洞、孔隙、渗透元件或一个封闭器壁上的其他结构。3.2 标准漏孔 r e f e r e n c e l e a k在规定条件下(入口压力、出口压力,温度为2 35),漏率是已知的一种校准用的漏孔。3.3 漏率 l e a kr a t e s(符号:QV)G B/T3 1 6 32 0 0 7,定义6.1.9在规定条件下,一种特定气体通过漏孔的流量,计量单位为m L/m i n或L/m i n。3.4 黏滞流 v i s c o u s f l o wG B/T3 1 6 32 0 0 7,定义2.2 6气体分子平均自由程远小于导管最小截面尺寸时气体通过导管的流动,流动取决于气体的黏滞性。流动可以是层流或湍流。3.5 皂膜流量计 s o a pf i l mf l o wm e t e rJ J G5 8 62 0 0 6,定义3.1测量微小气体流量的流量计。由一根带有刻度的皂膜管,通过计算皂膜经过皂膜管上下刻度的时间和皂膜管两刻度间的容积来计算流过流量计的瞬时流量。3.6 电子皂膜流量计 e l e c t r o n i cs o a pf i l mf l o w m e t e rJ J G5 8 62 0 0 6,定义3.1在皂膜管上安装一对电子传感器,并能够由显示仪表直接显示出瞬间流量的皂膜流量计。1J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局4 概述4.1 结构漏孔的两端分别是进气端和出口端,以内(外)螺纹连接,内部为节流元件,节流元件有玻璃毛细管、金属毛细管等类型,依据节流元件直径的大小来获得相应的漏率值。结构见图1。图1 漏孔结构示意图4.2 原理根据漏孔两端压力或浓度差的不同,使气体从节流元件的进气端向出口端流动,在节流元件的作用下产生漏率。漏率的影响因素包括气体类型、气源压力、出口端压力以及气体的温度。本规范中的漏孔气体流动类型为黏滞流。4.3 用途漏孔作为校验器具,用于校验气密检漏仪等相关设备。5 计量特性5.1 漏孔漏率5.2 重复性6 校准条件6.1 环境条件2J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局6.1.1 温度为(2 35),校准过程中温度波动不超过1。6.1.2 湿度不大于8 5%RH。6.1.3 大气压力:(8 01 0 6)k P a。6.1.4 校准设备周围应无热源、震动等外界干扰。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 测量标准装置6.2.1.1 压力标准器选用相应量程和准确度等级的压力标准器使测量前端气源压力值的最大允许误差不超过气源压力值的1%。6.2.1.2 流量标准器选用相对扩展不确定度优于1.5%的电子皂膜流量计。6.2.1.3 气源压力控制装置气源由钢瓶气提供,校准用压缩空气露点低于-2 5,干净、清洁;氮气纯度不低于9 9.9%,其他气体可参照此要求。钢瓶气通过减压阀、储气罐、二级或三级压力调节装置应能提供所需气源压力值的气源,稳定后的气源压力波动在校准过程中不超过气源压力的1%。6.2.1.4 由以上设备组成的测量装置相对扩展不确定度Ur e l(k=2)不大于3%。6.2.2 其他设备6.2.2.1 大气压力计:测量范围(8 01 1 0)k P a,最大允许误差0.2k P a。6.2.2.2 温湿度计:温度范围:(05 0),最大允许误差0.2;湿度范围:(01 0 0)%RH,最大允许误差3%RH。7 校准项目和校准方法7.1 外观检查7.1.1 漏孔应无裂缝等缺陷,螺纹光滑无毛刺。7.1.2 漏孔应有型号、编号、制造厂商名称、气源类型、气源压力值、标称漏率值等信息。7.1.3 漏孔应有进气端、出口端标志或有明确的气流方向标志。7.2 校准前准备7.2.1 安装被校漏孔需在实验室放置2h以上才可以进行校验,根据进气端和出口端的接口形式采用不同的密封连接件接至气源压力控制装置和电子皂膜流量计,见图2。被校漏孔与电子皂膜流量计之间的连接管应尽可能地短,以使其产生的气阻尽量地小。3J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局图2 漏孔校准装置示意图7.2.2 密封性测试被校漏孔接至系统后在接口处采用喷泡等方式进行密封性测试。7.3 校准被校漏孔接入图2中给出的校准装置,打开气源压力控制装置前的减压阀,缓慢提升管道、仪器中的压力直至达到被校漏孔铭牌上所需要的气源压力值,在气源压力符合第6.2.1.3要求后开始连续重复测量6次,依次记录气源压力值和漏孔漏率值。在测量期间同时观察大气压力,在大气压力发生明显变化时,应中断测量,卸压后重新调整前端进气端气源压力值,以保证6次连续测量的重复性要求。测量完毕后关闭钢瓶气源阀门,打开放气阀门,气源压力控制装置卸压,拆下被校漏孔。取被校漏孔6次测量的平均值作为被校漏孔的实测漏率值。7.4 数据处理7.4.1 被校漏孔漏率平均值QV的计算公式:QV=166i=1QV i(1)7.4.2 被校漏孔漏率重复性s(Qi)的计算公式:s(Qi)=Qm a x-Qm i nCQV1 0 0%(2)式中:s(Qi)被校漏孔漏率的重复性;Qm a x 重复测量列中的最大值,m L/m i n;Qm i n 重复测量列中的最小值,m L/m i n;C 极差系数(C=2.5 3)。7.4.3 被校漏孔气源压力平均值p的计算公式:p=166i=1pi(k P a)(3)8 校准结果表达8.1 校准记录格式见附录A。8.2 校准完成后,按照本规范给出校准结果,开具相应的校准证书,校准证书内页格4J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局式见附录B。9 复校时间间隔复校时间间隔建议为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,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。5J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录A校准记录格式证书单位:器具名称:型号规格:出厂编号:生产厂商:环境温度:环境湿度:大气压力:校准地点:校准日期:标准器:气源:标称漏率:外观检查:校准结果:测量次数气源压力值()实测漏率值()123456气源压力平均值实测漏率平均值重复性/%本次测量的相对扩展不确定度Ur e l=(k=2)6J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录B校准证书(内页)格式环境温度:环境湿度:校准地点:校准结果:实测漏率值:气源压力值:气源:标称漏率:大气压力:本次测量相对扩展不确定度:Ur e l=(k=2)。7J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局附录C标准漏孔漏率测量不确定度评定示例C.1 测量模型Q=Qk(C.1)式中:Q 实测漏率,m L/m i n;Q 实测漏率的平均值,m L/m i n;k 由于校准方法或条件引起的系数(通常为1)。C.2 不确定度评定标准漏孔漏率测量结果的不确定度表述为相对标准不确定度ur(Q),按(C.2)计算:ur(Q)=ur2(Q)+ur2(k)(C.2)式中:ur(Q)漏率测量结果的相对标准不确定度;ur(Q)重复测量引入的相对标准不确定度;ur(k)由于校准方法或条件引起的系数的相对标准不确定度。C.2.1 ur(Q)重复测量引入的相对标准不确定度依据J J F1 0 5 9.12 0 1 2在测量次数较少时采用极差法计算相对标准不确定度,该项相对标准不确定度按(C.3)计算:ur(Q)=s(Qi)6=Qm a x-Qm i n6CQ1 0 0%(C.3)式中:s(Qi)被校漏孔漏率的重复性;Qm a x 重复测量列中的最大值,m L/m i n;Qm i n 重复测量列中的最小值,m L/m i n;C 极差系数(C=2.5 3)。C.2.2 ur(k)由于校准方法或条件引起的系数的相对标准不确定度该系数主要包含皂膜流量计、温度波动、前级气源压力波动、压力测量及大气压力波动等因素,k由(C.4)表示:k=k1kTkp1kp2kp3(C.4)式中:k1 皂膜流量计对测量结果的影响;kT 温度波动对测量结果的影响;kp1 前级气源压力波动对测量结果的影响;kp2 前级压力测量误差引入的对测量结果的影响;8J J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局kp3 大气压力波动对测量结果的影响。ur(k)按(C.5)计算:ur(k)=u2r(k1)+u2r(kT)+u2r(kp1)+u2r(kp2)+u2r(kp3)(C.5)式中:ur(k1)皂膜流量计引入的相对标准不确定度;ur(kT)温度波动引入的相对标准不确定度;ur(kp1)前级气源压力波动引入的相对标准不确定度;ur(kp2)压力测量引入的相对标准不确定度;ur(kp3)大气压力波动引入的相对标准不确定度。C.2.2.1 ur(k1)皂膜流量计引入的相对标准不确定度依据电子皂膜流量计校准证书直接引入,此处按6.2.1.2引入,则此项引入的相对标准不确定度为:ur(k1)=1.5%2=0.7 5%C.2.2.2 ur(kT)温度波动引入的相对标准不确定度由于单次测量时间短,由温度波动引入的不确定度分量较小,此项可忽略。C.2.2.3 ur(kp1)前级气源压力波动引入的相对标准不确定度由于前级气源压力波动对测量结果的影响需依据各漏孔的具体结构由不同的计算公式进行计算 详情请参阅达道安主编的 真空设计手册(第三版),计算复杂,故在此通过实验数据进行简化,在满足第6.2.1.3规定条件下,由此项引入的相对标准不确定度为:ur(kp1)=1%C.2.2.4 ur(kp2)压力测量引入的相对标准不确定度根据不同准确度等级的数字压力计计算其所引入的压力测量折算成示值相对误差的标准不确定度。在同一量程下,压力值越小,引入的相对标准不确定度越大,以0.0 5级量程(01 6)k P a的数字压力计测量1k P a气源压力为例,服从均匀分布,则此项引入的相对标准不确定度为:ur(kp2)=0.0 5%1 6311 0 0%=0.4 6%C.2.2.5 ur(kp3)大气压力波动引入的相对标准不确定度由于单次测量时间短,由大气压力波动引入的不确定度分量较小,此项可忽略。C.3 不确定度评定的要点由于对漏孔的测量实为是对漏孔的赋值,一旦漏孔的机械结构固定下来,其测量结果的不确定度主要来源于标准装置。由温度波动引入的相对标准不确定度和大气压力波动引入的相对标准不确定度远远小于由标准装置引入的相对标准不确定度和重复性测量的相对标准不确定度,因此在不确定度的评定中可忽略不计。C.4 相对合成标准不确定度的评定C.4.1 测量模型:Q=QkJ J F1 6 2 72 0 1 7市场监管总局市场监管总局J J F1 6 2 72 0 1 7C.4.2 漏率的相对标准不确定度分量汇总表输入量的相对标准不确定度汇总见表C.1。表C.1 漏率的相对标准不确定度分量汇总表不确定度来源符号数值/%重复测量ur(Q)0.3 6(测量计算得到)皂膜流量计ur(k1)0.7 5前级气源压力波动ur(kp1)1压力测量ur(kp2)0.4 6C.4.3 相对合成标准不确定度计算ur(Q)=ni=1u2i=0.3 62+0.7 52+12+0.4 62%=1.4%C.5 相对扩展不确定度Ur e l(Q)=3%(k=2)市场监管总局市场监管总局