超声波燃气表燃气和空气标准要求

由以上工作原理可知超声波燃气表属于间接测量而非直接测量。由于燃气的易燃易爆属性，地方检定规程规定检定介质一般为空气，而实际使用却为燃气。只有燃气和空气关系符合相关规定，检定介质才可以用空气代替燃气进行检定。由于燃气表属于用于贸易结算的国家重点管理计量器具，必须保证其计量公平性。JB/T12958规定1.5级燃气表的燃气-空气关系要求

按上升或下降流量的顺序，在qmin、3qmin、5qmin、10qmin、qt、0.2qmax、0.4qmax、0.7qmax和qmax每个流量点进行6次测试，并确保每次试验流量不同（即不允许在相同流量点进行连续试验）。要求空气与燃气的误差满足表1中的最大允许误差：高区为±1.5%、低区为±3%；燃气与空气平均误差偏差满足表1中的最大平均误差偏移：高区为±1.5%、低区为±3%；空气与燃气最大误差与最小误差满足表1中的最大平均误差幅度：高区为±2%、低区为±4%。

 测试装置
为测试超声波燃气表燃气与空气关系，采用一套流量范围为0.016～10 m3/h，最大工作压力为10 kPa，扩展不确定度Urel=0.33%（k=2)的活塞式天然气循环流量标准装置。该装置由标准器（卧式盘形活塞装置）和配套系统（夹表台、气源装置、配套量具）组成，其原理示意图如图2所示。夹表台固定被检表并配有采样装置。由于燃气属于易燃、易爆气体，该装置及其所在房间均经防爆处理，安装可燃气体报警器及强制排风系统，在使用燃气前后均需用氮气对活塞及管路内气体进行稀释与置换，控制燃气与空气的混合比。

盘形活塞将活塞缸分为左缸与右缸，右缸为计量缸，负责对排出气体进行计量，左缸为收集缸，排出气体经过被检表返回到左缸，测试结束后，活塞返回起点位置，左缸内气体重新返回到右缸，进入下一个测试，活塞装置排出的气体体积通过式（8）计算。活塞缸的内径与导杆外径均在装置装配前用三坐标校准，导杆伸出长度在装配后用激光跟踪仪校准，通过式（9）得出编码器的脉冲系数，伺服电机驱动丝杆转动，丝杠采用P5精度，运动1个导程为5 mm，编码器输出104个脉冲。

装置工作原理[13-14]：依据质量守恒原理，在封闭的管道中，活塞平移将气体排出，气缸内减少的气体质量等于被检表流过的质量。在定温、定压下气缸内的气体密度不变，气缸内减少的气体体积换算到被检表处温度与压力的体积，就是被检表流过的实际体积。活塞的位移与有效截面积的乘积就是气体体积。有效截面积通过测量直径得到，位移通过编码器的脉冲数及脉冲系数由校准获知。

VS=π4?(D2?d2)?L
(8)
L=f?k
(9)
式中，Vs为活塞装置所排的气体体积，mm3；L为丝杆运动位移，mm；f为编码器输出的脉冲数，Pul；k为脉冲系数，mm/Pul；D为活塞缸内径，mm；d为导杆外径，mm。

测试开始需要设定被检表的脉冲当量、脉冲数和测试流量。测试过程分为稳定阶段与测试阶段，稳定阶段即为流量从零达到测试流量，测试阶段为流量保持稳定，采样器采集到被检表首个脉冲后，装置开始记录编码器输出的脉冲数，直到接收到末个脉冲。根据式（8）和（9）计算出活塞装置所排的气体体积，再根据式（10）换算到被检表处温度和压力的体积值。按式（11）计算出被检表的显示体积值，式（12）得出被检表的示值误差。

Vref=Ts?Pm?VsPs?Tm
(10)
Vm=N?F
(11)
E=Vm?VrefVref?100%
(12)
式中，Vref为通过被检表的实际气体体积，mm；Pm为被检表处的气体压力，kPa；Ps为活塞处的气体压力，kPa；Tm为被检表处的气体温度，K；Ts为活塞处的气体温度，K；Vm为通过被检表的气体体积，mm3；N为被检表的脉冲数，Pul；F为被检表的脉冲系数，L/Pul；E为被检表的示值误差，%。