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氣體采樣器綜合校準裝置校準規范

1范圍

本規范適用于氣體采樣器綜合校準裝置的流量和壓力參數的校準。

2引用文件

JJF1001-2011通用計量術語及定義

JJF1004-2004流量計量名詞術語及定義

JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示

JJF1071-2010國家計量校準規范編寫規則

JJG633氣體容積式流量計

JJG586皂膜流量計

JJG640差壓式流量計

JJG680煙塵采樣器

HJ/T368標定總懸浮顆粒物采樣器用的孔口流量計技術要求及檢測方法

注：凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范；凡是不注日期的引用文

件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規范。

3術語和計量單位

3.1術語

3.1.1氣體采樣器綜合校準裝置(gassamplerintegratedcalibrator)

氣體采樣器綜合校準裝置是用于檢定或校準大氣采樣器、煙氣采樣器、粉塵采樣器、

煙塵采樣器、總懸浮顆粒物采樣器和可揮發性有機物采樣器等氣體采樣器的流量和壓力參

數的裝置。其由一次裝置（壓力傳感器、流量傳感器及配套檢測件）、二次裝置（差壓轉

換和流量顯示儀表）組成。

3.1.2一次裝置(primarydevice)

一次裝置為能夠測量不同范圍流量/壓力的流量/壓力傳感器及配套檢測件。流量傳感

器根據裝置應用的流量分段，一次裝置通常需組合電子皂膜流量計、氣體容積式流量計、

差壓式流量計、孔口流量計的一種或多種于一體。

3.1.3二次裝置(secondarydevice)

接收來自一次裝置的信號并顯示、記錄、轉換和(或)傳送該信號以得到流量值或壓力

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值的裝置。

3.1.4修正因子(correctionfactor)

與流量有關，為修正其示值誤差而設定的系數，常見為通過氣體采樣器綜合校準裝置

的氣體體積或流量值與校準裝置示值之比。

3.2計量單位

3.2.1體積單位：立方米，符號m3；或升，符號L；或毫升，符號mL。

3.2.2流量單位：立方米每分鐘，符號m3/min；或升每分鐘，符號L/min。或毫升每分鐘，

符號mL/min。

3.2.3壓力單位：帕，符號Pa；或千帕，符號kPa。

3.2.4溫度單位：攝氏度，℃；或熱力學溫度：開爾文，符號K。

3.2.5時間單位：分鐘，符號min；或小時，符號h。

4概述

根據測量的采樣器的流量范圍，氣體采樣器綜合校準裝置（以下簡稱“裝置”）的流

量范圍一般為20mL/min~1.4m3/min。一般可將裝置的流量測量范圍劃分為：微流量段、小

流量段、中流量段和大流量段。

微流量段測量范圍一般為（20~6000）mL/min，用作大氣采樣器、煙氣采樣器、粉塵

采樣器、可揮發性有機物采樣器等的測量。微流量段使用的一次裝置一般為電子皂膜流量

計或差壓式流量計。

小流量段測量范圍一般為（5~80）L/min，用作粉塵采樣器、煙塵采樣器等的測量。

小流量段使用的一次裝置一般為氣體容積式流量計、差壓式流量計或孔口流量計。

中流量段測量范圍一般為（80~120）L/min，用于中流量總懸浮顆粒物采樣器等的測

量。中流量段使用的一次裝置一般為孔口流量計。

大流量段測量范圍一般為（800~1200）L/min，用于大流量總懸浮顆粒物采樣器等的

測量。大流量段使用的一次裝置一般為孔口流量計。

裝置的壓力參數包括靜壓和動壓，其中靜壓的測量范圍一般為（-30~30）kPa，動壓的

測量范圍一般為（0~2500）Pa。

4.1工作原理

裝置一般由電子皂膜流量計、氣體容積式流量計、差壓式流量計、孔口流量計的一種

或多種組合而成。其各部分工作原理如下。

2

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4.1.1差壓式流量計工作原理

差壓式流量計是以伯努利方程和流動連續性方程為依據，當被測介質流經差壓件時，

在其兩側產生差壓，由差壓與流量的關系，通過測量差壓確定流體的流量。

4.1.2孔口流量計工作原理

孔口流量計是一種特殊應用形式的差壓式流量計，孔口為節流件，流體經過孔口后孔

口上下游產生差壓，與其他差壓式流量計的區別在于其節流裝置一端直通大氣且只有單一

取壓孔。

4.1.3氣體容積式流量計工作原理

容積式流量計是一種記錄一段時間內流過流體總量的累積式流量儀表。當流體流過流

量計時，內部機械運動件在流體動力作用下，把流量分割成單個已知回轉體積的氣室，并

進行重復不斷地充滿和排空，通過機械或電子測量技術記錄其循環次數，得到流體的累積

流量，裝置常用的氣體容積式流量計為羅茨流量計。

4.1.4電子皂膜流量計工作原理

根據固定于玻璃管上兩對光電檢測器狹縫之間的固定容積，除以氣流推動皂膜通過固

定容積的時間，計算氣體流量的一種測量儀器。

4.2組成

裝置主要由一次裝置和二次裝置組成，如圖1所示。

圖1氣體采樣器綜合校準裝置組成示意圖

5計量特性

5.1流量參數計量特性

5.1.1流量示值誤差

裝置瞬時流量的準確度等級和最大允許誤差通常用表1表示。

3

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表1準確度等級和最大允許誤差

準確度等級1.01.5

最大允許誤差±1.0%±1.5%

5.1.2重復性

裝置內各流量計的重復性不得超過最大允許誤差絕對值的1/3。

5.2壓力參數計量特性

5.2.1壓力示值誤差

動壓最大允許誤差：±1%；

靜壓最大允許誤差：±2%。

注：以上指標不適用于合格性判定，僅供參考。

6校準條件

6.1環境條件

6.1.1環境溫度：(10~25)℃；

6.1.2環境濕度：(30~80)%RH；

6.1.3大氣壓力：(86~106)kPa；

6.1.4工作環境：室內應防潮、避光、防熱，無強電磁場干擾，無強的機械振動。

6.2測量標準及其他設備

6.2.1測量標準

流量主標準器可選用活塞式氣體流量標準裝置、皂膜氣體流量標準裝置、鐘罩式氣體

流量標準裝置、標準表法氣體流量標準裝置、音速噴嘴法氣體流量標準裝置等。壓力主標

準器可選補償式微壓計（一等）、數字壓力計（不低于0.05級）等。其測量范圍應與被校

儀器的測量范圍相適應，其擴展不確定度應小于或等于被校儀器最大允許誤差絕對值的1/3。

主標準器應有有效的檢定或校準證書。

6.2.2其他設備

測量值參與誤差計算的計量器具，必須持有有效檢定證書或校準證書，同時還應滿足

下表要求：

表2其它設備

序號設備名稱測量范圍技術要求用途

測量標準表和被校儀器處

溫度計最大允許誤差。

1(0~50)℃±0.2℃氣體溫度

2壓力表（0~110）kPa不低于0.1級測量標準表和被校儀器處

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氣體壓力

3溫濕度計（20~90）%RH最大允許誤差±5%RH測量環境濕度和溫度

最大允許誤差

4氣壓計(86~106)kPa測量大氣壓力

±2.5hPa。

7校準項目和校準方法

7.1校準項目

流量示值誤差、壓力示值誤差。

7.2校準方法

7.2.1一般檢查

銘牌和標記

裝置應有銘牌。銘牌上一般應注明：產品及制造商名稱、產品規格及型號、流量范圍、

出廠編號和出廠日期等。

外觀

裝置外表不應有影響工作性能的機械損傷；顯示屏表面平整潔凈無劃痕，讀數清晰、

完整；各調節器應能正常調節，各開關及按鍵接觸良好能正常工作，各緊固件無松動。裝

置中各流量段應有清晰的劃分，并標明各流量段的測量范圍。各流量計對應的進氣口、出

氣口或取壓口應有明顯標識。

7.2.2密封性檢查

選擇合適的流量標準器，將裝置的出口連接在標準器上，進口與大氣相連。用橡皮墊

堵住流量傳感器入口，啟動氣源，20秒內標準器應無流量示值變化，否則，需檢查漏氣位

置，排除漏氣故障，直至標準器無流量示值變化。

7.2.3流量校準過程

預運行

將裝置與標準器串聯，啟動氣源，緩慢調節流量，在裝置測量范圍內任選一流量點平

穩運行不低于2分鐘，同時觀測標準器和裝置各部件運行是否正常。讀取環境溫度和大氣

壓并置入至裝置內。

校準流量選擇和測量時間

校準流量點及次數：在裝置對應流量段的范圍內，選取qmax、0.5qmax、qmin3個流量校

準點進行校準。當儀器內部設有校準點或用戶有需求時，也可根據儀器內部校準點或用戶

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需求進行校準。校準時，各流量點的設定流量分別為0.95qmax~qmax、0.45qmax~0.55qmax和

qmin~1.05qmin。每一流量點校準3次。單次測量體積推薦不少于裝置最小分度值的200倍，

且一般不小于校準流量下1min所對應的體積量。

校準操作

對于差壓流量計或孔口流量計，先對儀器進行校零，確保進氣前差壓為零。啟動標準

裝置控制設備運行裝置，開啟調節閥，調節流量至每一選取點附近，維持流量不變，讀取

并記錄裝置的示值、標準器的示值以及標準器和校準裝置處氣體的溫度和壓力。

重復上述步驟，逐一校準所選取得3個流量點。

數據處理

標準器轉換至被校裝置狀態下的工況瞬時流量按公式（1）計算；

TP

ms（）

qref=qs1

TsPm

式中：

3

qs——標準器的瞬時流量，L/min或mL/min或m/min；

3

qref——標準器轉換至被校裝置狀態下的工況瞬時流量，L/min或mL/min或m/min；

Ts——標準器內的氣體熱力學溫度，K；

Tm——被校裝置處的氣體熱力學溫度，K；

Ps——標準器內的氣體絕對壓力，Pa；

Pm——被校裝置處的氣體絕對壓力，Pa。

（1）示值誤差計算

第i檢測點第j次校準時裝置的示值誤差按式（2）計算：

q（-q）

E=ijrefij100%（2）

ij（）

qrefij

式中：

Eij——第i檢測點第j次校準時裝置的示值誤差，%；

(qref)ij——第i檢測點第j次校準時標準器轉換至被校裝置狀態下的工況瞬時流量，

L/min或mL/min或m3/min；

3

qij——第i檢測點第j次校準時裝置的瞬時流量，L/min或mL/min或m/min。

被校裝置第i檢測點的示值誤差按式（3）計算：

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n

1（）

EiEij3

nj1

式中：

Ei——第i檢測點被校裝置的示值誤差，%

n——第i檢測點檢測次數。

（2）重復性計算

第i檢測點的重復性按式（4）計算：

（）（）

Eijmax-Eijmin

(Er)i=（4）

dn

式中：

(Er)i——第i檢測點的重復性，%；

（）——第檢測點示值誤差最大值，；

Eijmaxi%

（）——第檢測點示值誤差最小值，；

Eijmini%

dn——極差系數。

極差系數值見下表。

表4dn數值表

n2345678

dn1.131.692.062.332.532.702.85

7.2.4壓力校準過程

靜壓力示值誤差校準

首先對被校裝置的壓力發生設備和數字壓力計進行同步校零，校零完畢后，在測量范

圍內均勻選擇包括零點在內的5個測量點，在壓力發生設備的壓力輸出端接一個三通，其

一端接標準壓力計，另一端接裝置的靜壓測量口，調節輸出壓力至校準點，分別同時記錄

標準壓力計和裝置的靜壓力示值。用公式（5）和公式（6）計算裝置靜壓力示值誤差，取

5個計算結果中最大的誤差作為校準結果。

PP被-P標（5）

P

P100%（6）

P標

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式中：△P——壓力示值絕對誤差，kPa；

δP——壓力示值誤差，%；

P被——裝置壓力測定值，kPa；

P標——標準壓力計測定值，kPa；

動壓力示值誤差校準

對于具有動壓測量功能的裝置，選擇0、100Pa、500Pa、900Pa4個校準點，在壓力發

生設備的壓力輸出端接一個三通，其一端接補償式微壓計，另一端接裝置的動壓測量口，

調節輸出壓力至校準點，分別同時記錄補償式微壓計和裝置的動壓示值。用公式（5）、（6）

計算裝置動壓示值誤差，取4個計算結果中最大的誤差作為校準結果。

8校準結果表達

校準完成后，按照本規范給出校準結果，開具相應的校準證書，校準原始記錄格式見

附錄B，校準證書（報告）內頁格式見附錄C。

9復校時間間隔

試驗機的復校時間間隔建議為一年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、

使用者、儀器本身質量等諸多因素所決定的，因此，送校單位可根據實際使用情況自主決

定復校時間間隔。

8

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附錄A

不確定度評定示例

A.1裝置流量參數不確定度評定示例

A.1.1概述

A.1.1.1被校儀表

名稱：氣體采樣器綜合校準裝置；

準確度等級：1.0級；

流量范圍：皂膜段：（50~6000）mL/min；羅茨段：（5~80）L/min；中孔口流量段：（80~120）

L/min；大孔口流量段：（800~1200）L/min。

A.1.1.2標準器及配套設備

（1）臨界流文丘里噴嘴法氣體流量標準裝置；

裝置擴展不確定度：0.33%（k=2）；

流量范圍：（1~6000）m3/h。

表A.1配套設備

序號設備名稱測量范圍技術要求用途

1溫度計(0~50)℃U=0.1℃（k=2）測量標準表和被校表處氣體溫度

2壓力表（0~110）kPa最大允許誤差±110Pa測量標準表和被校表處氣體壓力

（2）活塞式氣體流量標準裝置；

裝置擴展不確定度：0.16%（k=2）；

流量范圍：（0.02~20）L/min。

表A.2配套設備

序號設備名稱測量范圍技術要求用途

1溫度計(0~50)℃U=0.04℃（k=2）測量標準表和被校表處氣體溫度

2壓力表（0~110）kPa最大允許誤差±11Pa測量標準表和被校表處氣體壓力

9

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A.1.1.3測量結果

表A.3校準數據

指示流量（L/min）標準流量（L/min）示值誤差（%）重復性（%）修正因子

羅茨流量段16.8716.97-0.640.070.8797

39.9040.00-0.190.100.8797

80.6580.060.580.090.8880

指示流量（L/min）標準流量（L/min）示值誤差（%）重復性（%）修正因子

孔口中流量段81.2280.510.880.111.003

100.35100.130.230.101.045

119.87119.060.680.070.994

指示流量（L/min）標準流量（L/min）示值誤差（%）重復性（%）修正因子

孔口大流量段795.8796.70-0.120.091.002

1002.01003.28-0.130.101.135

1195.51199.02-0.290.071.004

標準流量

指示流量（mL/min）示值誤差（%）重復性（%）容積值（mL）

（mL/min）

5954.05992.6-0.640.08

皂膜流量段4492.34502.7-0.230.04

2986.63001.2-0.490.1034.960

1508.11495.40.850.03

50.150.60.9430.12

A.1.2測量模型

A.1.2.1測量公式

q-q

E=ref100%（A1）

qref

TmPs

qref=qs（A2）

TsPm

式中：

E——被校裝置的瞬時流量相對示值誤差，%；

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3

qref——標準器轉換至被校裝置狀態下的工況瞬時流量，L/min或mL/min或m/min；

q——被校裝置的瞬時流量值，L/min或mL/min或m3/min。

3

qs——標準器的瞬時流量值，L/min或mL/min或m/min；

Ts——標準器內的氣體熱力學溫度，K；

Tm——被校裝置處的氣體熱力學溫度，K；

Ps——標準器內的氣體絕對壓力，Pa；

Pm——被校裝置處的氣體絕對壓力，Pa。

A.1.2.2不確定度傳播律

由以上測量模型可知，示值誤差E的不確定度傳播律為

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