JJG(建设)0002-1994 超声流量计(传播速度差法、多普勒法)检定规程

一概述
1 传播速度差法超声流量计（以下简称流量计 1）和多普勒超声流量计（以下简称流量计 2, 流量计 1 与流量计 2 统称流量计）是分别利用超声波在液体中顺、逆流传播速度变化和多普勒效应 来测量圆管内流速而计算出流量与累积流量的流量计。该流量计是由测量主机、换能器和信号电缆 三部分所组成。其结构示意图表示在图 1 中。流量计测量介质应为自来水，工业用水，农业用水及 其他均质流体；流量计 2，测量介质可为含有固体颗粒或少量气泡的污水，泥浆，乳化液等非单相 流体。
超声流量计部门计量检定规程
（传播速度差法、多普勒法）
JJG0002—94
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本规程适用于新制造、使用中和修理后的在有压液体圆管流下传播速差法与多普勒法超声流量 计的检定。作定型鉴定（或样机试验）时，进行计量性能部分的试验，也可以按本规定程进行。
附录 2
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检定证书背面格式
1 流量计基本误差 E= %
2 流量计重复性 Er= %
3 检定条件
(1)管内径 D（不限值）＝ mm 及 D（常用值）＝ mm
(2)流速范围
(3)若流量计经修正应注明修正值 K＝
附录 3
换向器轴向距离计算公式
以下的计算公式只适用于传播速度差法超声波流量计（以下简称流量计），并且 L 与换能器的 安装方法有关。以下就常用的 Z 法、V 法、X 法分别列出计算公式。
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6.5.2 在换能器表面均匀涂以耦合剂，将换能器上标志对准安装位置，使其发射面与管壁紧 密接触。
6.5.3 用紧固件将换能器固定在管道上。 7 带标准段的流量计其轴线与管道轴线应重合。法兰面之间的密封圈压紧后应不突入管内。
三 检定条件 8 水流量标准装置 8.1 水流量标准装置（以下简称装置），应有有效的检定证书，其流速范围应为 0.5～5m/s； 装置准确度不应超过流量计基本误差的 1/3。 8.2 装置应备有流量计常用管径的试验管段，其内径的圆度误差应小于流量计基本误差限的 1/5；带标准段的流量计其内径与装置试验段内径应一致。允许内径之差不超过±3%，并不小于 5mm。 8.3 检定流量计 1 的循环水应清洁。 8.4 检定流量计 2 的装置应备有气泡发生装置（见附录 1）。检定的循环水中应加约 0.1%（体 积百分数）的气量。 9 测量管道内、外径（或管壁厚）的量具应有有效的检定证书，其准确度应优于测量值所要 求准确度的 1/3。 10 二等温度计一支，温度范围 0～50°C，分度值 0.1°C。 11 环境条件 11.1 室内温度：5～35°C 11.2 相对湿度：45%～85% 11.3 大气压力：86～106kPa
流量计 2 的基本误差 E 按(6)式计算。 E 应计符合表 2 的要求。 15.6.3 计算流量计的重复性 Er 第 i 检定点的重复性 Eij 按(8)式计算
(8)
式中
ta——置信度为 0.95 时的 t 分布系数，见附录 5。
流量计的重复性 Er
Er＝（Eri）max
(9)
式中 （Eri）max——是检定点中最大一个重复性。
1 流量计的换能器按 Z 法安装时，L 按(1)至(4)式计算。
在具体安装换能器时：一般方法计算出 L，在管道上划线定位，以便准确的安装。亦可用坐标 纸剪成宽为 L 的长条，围在管壁上，使其纸长等于周长，然后对折，定出换能器的安装位置。各生 产厂家均会给出安装换能器的方法，可参照执行。
L=2L1+L2
15.4 在流量计一个测量管径的流量范围（包括下限点，范围度不小于 5）。内选择 5 个测量 点。重复性选二个均布的点，每个检定点测量 6 次。不计重复性的点测量 3 次。
15.5 测量、记录装置的标准流量值 qsij 和流量计读数 qij（为测量时间内至少 10 个流量值 的平均值或由测量时间与累积流量计算的流量值），完成一次测量。
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15.6 检定结果的计算
15.6.1 流量计 1 的第 i 个检定点第 j 次的基本误差 Eij 按(4)式计算；第 i 检定点的基本误 差 Ei 按(5)式计算。
(4) 式中 qij——第 i 检定点第 j 次的流量计读数
qsij——第 i 检定点第 j 次装置的标准流量值
14.4 带标准段的流量计安装应符合第 7、8.2 条的要求。
15 示值检定
15.1 流量计应在测量管径的下限值和常用试验管道上进行检定。
15.2 将流量计接通电源，预热不少于 30min，待流量计工作正常后，允许初检一次调正示值 （调解计量纠纷除外）。
15.3 将装置调到最大注量，循环 10min。检定流量计 2 应将气泡发生装置调好进气量。
大管径(D>600mm)测量时，换能器应安装在靠近管一侧。
图 3 流量计 2 换能器安装方式 6.3 流量计 1 的安装距离计算 6.3.1 确定以下参数 a.介质温度、声波的入射角； b.管道内径、管壁厚δ及材质的声速。 6.3.2 由上述参数，计算流量计换能器的安装轴向距离 L(L 的计算公式见附录 3)。 6.4 定位 6.4.1 流量计 1 定位的方法可采用纸带包绕法，或者严格按照说明书。 6.4.2 流量计 2 根据图 3 或使用说明书定位。 6.5 安装 6.5.1 在已定的安装位置附近（比换能器约大一倍的面积），应将管壁上的油漆、铁锈、污 垢等除净，然后擦净露出金属、并应无凹凸不平。
表1
准确度等 0.5
1
级
1.5
(2)
2.5
基本误差 ≤0.5 限 E 绝对值 (%)
重复性 Er(%)
≤0.3
≤1.0 ≤0.5
≤1.5 ≤0.8
≤2.0 ≤1.0
≤2.5 ≤1.3
注：(1)优先使用不带括号的等级 (2)低流速与小管径情况误差可适当放宽（见附录 4） 表2
准确度等级
1.5
基本误差限 E 绝对 ≤1.5 值(%)
图 1 流量计结构示意图
二 技术要求 2 流量计应有使用说明书。周期检定的流量计还应有上次的检定证书。 3 主机明显部位应有铭牌。铭牌上标出制造厂名，产品名称、型号、编号，出厂日期，测量 管径范围，流速范围，准确度，计量器具制造许可证标志。
4 流量计外表面应色泽均匀，涂层光滑。 5 流量计 1 的准确度等级、重复性应符合表 1 的规定：流量计 2 的准确度等级、重复性应符 合表 2 的规定。
四 检定方法 12 资料和外观检查 流量计的资料和外观应符合第 2、3、4 条的要求。 13 流量计的安装 13.1 主机应按照使用说明书放置。
13.2 用量具分别在换能器安装位置附近的同一截面上大致等角分布测量不少于 4 个内直径， 其平均值 D 和圆度误差 Er 用公式(1)(2)计算。
(1) 式中 n——测量次数
ta 数值表
n-1 P 1 2.11 2.10 2.09 2.09 2.08 2.07 23 24
0.95 12. 2 4. 3 4 5 6 7 2.07 2.06
n-1 P 71 30 3.18 2.78 2.57 2.45 2.37 8
0.95 9 10 11 12 13 14 15 2.31
n-1 P 2.26 2.23 2.20 2.18 2.16 2.15 2. 16
0.95 17 18 19 20 21 22 13 2.12
Di——第 i 点测得的管道内径。
(2)
式中 Dimax——测得直径的最大值；
Dimin——测得直径的最小值。
带标准段的流量计其内径与装置试验段内径之差 E2 用(3)式计算。
E2=（D-Dm）/D×100%
(3)
式中 Dm——流量计内径。
D、E1、E2 应符合 8.2 款的要求。
14.3 夹装式换能器的安装应满足第 6 条要求。
Байду номын сангаас
(5)
流量计 1 的基本误差 E
E=(Ei)max
(6)
式中 (Ei)max——是检定点中最大一个基本误差。
E 应符合表 1 的要求。
15.6.2 流量计 2 第 i 检定点第 j 次的基本误差 Eij 按(7)式计算；第 i 检定点的基本误差 Ei 按(5)式计算。
(7) 式中 q——指试验所在挡位的上限值。
θ——声波在流体中的折射角； C0——声波在声楔中的声速（指纵波）； C1——管壁中的声速（一般指横波）； C——流体中的声速。 2 流量计的换能器按 V 法安装时 L 按(5)式计算。
L=2(L1+L2) 式中各量见图 2，L1、L2 分别按(2)式与(3)式计算 3 流量计的换能器按 X 方式安装时 L 按(6)式计算。
重复性 Er(%)
≤0.8
(2) ≤2.0
≤1.0
2.5 ≤2.5
≤1.3
注：优先使用不带括号的等级。 6 夹装式换能器安装 6.1 换能器应安装在平直的、管内表面平滑、圆度好的直管段上，上、下游侧所要求的直管
段长度见表 3，对于流量计 2 还应考虑气泡发生装置的位置，见附录 1。 6.2 安装方式的选择 6.2.1 流量计 1 安装方式如图 2，有 Z 法、V 法及 X 法。
Er 应符合第 5 条的要求。
五 检定结果处理和检定周期
16 经检定合格的流量计发给相应等级的检定证书。不合格发给检定结果通知书。
17 流量计检定周期为 3 年（作为标准使用的流量计 1 为 2 年）。经修理的流量计，在使用前 及修理后一般要进行检定。证书背面格式见附录 2 。
附
录
附录 1
气泡发生装置示意图 1 将气泡发生管的头置于管道中心； 2 换能器安装在气泡注入点下游 1.5D 的地方； 3 气注入量应满足流量 2 计的要求，注入气泡的流量应为流量计 2 流量值的 0.1%； 4 过滤器的滤网孔建议选在 7um 左右。
L=2L1+L2 式中各是见图 3，L1、L2 分别按(2)、(3)式计算。
图1
图2
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图3 附录 4
流量计 1 低流速与小管径情况误差限 1 若管径大于 250mm，流速小于 1m/s 时，绝对误差不超过 1m/s×E； 2 若管径等于、小于 250mm，流速小于 2m/s 时，绝对误差不超过 2m/s×E； 附录 5
(1)
L1=δtanθ1
(2)
L2=Dtanθ
(3)
计算 L 时，如已知 C0、C1、C，则可根据(4)式求得θ1 和θ（一般θ0 由厂家给出）。
sin/C=sinθ1/C=sinθ/C
(4)
式中各量（见图 1）：
δ——管壁厚；
D——管内径；
θ0——声滤入射至管外壁的入射角；
θ1——声波在管壁中的折射角；
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表 3 流量计上、下游侧的最小值管段长度 注：(1)表中 D 为管道内径
(2)流量计 2 所要求的上、下游直管段长度建议比表 3 值短 1/2。
图 2 流量计 1 换能器安装方式 6.2.2 流量计 2 如图 3 安装，用于小管径(D≤600mm)测量时，换能器安装在管径方向；用于