——水表新國標(biāo)學(xué)習(xí)體會(huì)之一

寧波水表股份有限公司  姚靈

一．概 述

水表新國標(biāo)（GB/T778.1～3封閉滿管道中水流量的測(cè)量  飲用冷水水表和熱水水表  第1～3部分：規(guī)范、安裝要求、試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備）于2008年5月1日起正式實(shí)施。為了更好的學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)、理解標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，有必要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的某些名詞術(shù)語的定義進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，便于準(zhǔn)確理解和把握標(biāo)準(zhǔn)的確切含義，真正貫徹和實(shí)施好新標(biāo)準(zhǔn)。

水表新國標(biāo)定義了水表產(chǎn)品諸如：額定工作條件、參比條件、極限條件、基本誤差、最大允許誤差、差錯(cuò)、影響因數(shù)、擾動(dòng)、影響量等名詞術(shù)語。怎樣去理解它們的確切含義和它們之間的相互關(guān)系，并將它們準(zhǔn)確用于規(guī)范水表產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和驗(yàn)證等工作，具有重要的意義。

二．有關(guān)“條件”術(shù)語的學(xué)習(xí)與理解

標(biāo)準(zhǔn)中涉及到有關(guān)“條件”的術(shù)語主要有：額定工作條件、參比條件和極限條件等。

“額定工作條件”標(biāo)準(zhǔn)中給出的定義是：給出各種影響因數(shù)數(shù)值范圍的使用條件。在此條件下，水表的示值誤差應(yīng)在最大允許誤差范圍內(nèi)。所謂影響因數(shù)，指的是一組影響水表被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果的物理量，如：水溫、水壓、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、電源電壓等。水表被測(cè)量是任意時(shí)間內(nèi)流過水表的水的總體積，影響因數(shù)在數(shù)值上的變化會(huì)影響到水表測(cè)量的準(zhǔn)確度。額定條件規(guī)定了影響因數(shù)的數(shù)值范圍。如DN<500、溫度等級(jí)為T30、水壓等級(jí)為MAP10的水表，其影響因數(shù)的數(shù)值范圍：

工作水溫范圍：   0.1^oC～30^oC；

工作壓力范圍：   0.03MP_a～1.0MP_a；

工作環(huán)境溫度：   5^oC～55^oC（帶電子裝置、嚴(yán)酷度等級(jí)為3級(jí)的水表的工作環(huán)境溫度為-25^oC～+55^oC）；

工作環(huán)境濕度：   在40^oC時(shí)為0%～100%（遠(yuǎn)傳讀數(shù)裝置在40^oC時(shí)至少為93%）；

工作電源范圍：   需要外部供電的電動(dòng)或電子水表和帶電子裝置的水表，其工作電壓變化范圍應(yīng)為公稱交流或直流電源電壓的-15%～+10%，頻率變化范圍為交流電源公稱頻率的±2%。

這表明在上述GB/T778標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的額定工作條件下，水表在測(cè)量被測(cè)量時(shí)的示值誤差值應(yīng)在最大允許誤差范圍內(nèi)。

“參比條件”又稱“參考條件”或“標(biāo)準(zhǔn)條件”，標(biāo)準(zhǔn)中給出的定義是：為了測(cè)試水表的性能或?qū)Χ啻螠y(cè)量結(jié)果進(jìn)行相互比對(duì)而規(guī)定的一組影響量參比值或參比范圍。參比條件下確定的水表示值誤差稱為“基本誤差”（規(guī)程中又稱“固有誤差”）。規(guī)定參比條件的主要目的是為了在相同的試驗(yàn)條件下，對(duì)多次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較。標(biāo)準(zhǔn)中給出的如T30、帶電子裝置水表性能試驗(yàn)的參比條件為：

流量：                  [0.7×（Q₂＋Q₃）±0.03×(Q₂＋Q₃)]  m³/h

環(huán)境氣溫：               20^oC±5^oC

環(huán)境相對(duì)濕度：           60%±15%

環(huán)境氣壓：               86KPa～106KPa

電源電壓（交流主電源）：  標(biāo)稱電壓（U_nom），允差±5%

電源頻率：               標(biāo)稱頻率（f_nom），允差±2%

電源電壓（電池）：        U_bmin≤V≤U_bmax 范圍內(nèi)的某個(gè)電壓V

工作水溫：               20^oC±5^oC

工作水壓：               0.2MPa

 (注：試驗(yàn)時(shí)，參比范圍內(nèi)溫度和相對(duì)濕度的變化應(yīng)分別不大于5^oC和10% ；U_bmax—全新電池電壓，U_bmin—制造廠指明的參比條件下的電壓，低于此電壓電子裝置停止工作；在對(duì)水表進(jìn)行型式批準(zhǔn)時(shí)，除了被測(cè)試的影響量以外，其他所有使用的影響量都應(yīng)保持上列值)

“極限條件”在標(biāo)準(zhǔn)中給出的定義是：要求水表承受而無損壞，隨后在額定條件下工作時(shí)其示值誤差不超出允許范圍的極端條件，包括流量、溫度、壓力、濕度和電磁干擾。極限條件包括上限條件和下限條件。如水表在“靜壓試驗(yàn)”時(shí)，水壓分別增大到水表最大允許工作壓力的1.5倍和2倍（分別保持15min和1min時(shí)間），水表應(yīng)無泄漏或損壞。試驗(yàn)結(jié)束后，其示值誤差應(yīng)仍在最大允許誤差范圍內(nèi)；又如：大于“常用流量”Q₃的流量范圍是一種極限狀態(tài)（流量的額定范圍為Q₁≤Q≤Q₃）。在流量的極限范圍，要求水表在短時(shí)間內(nèi)能符合最大允許誤差，隨后在額定條件下仍能保持應(yīng)有的計(jì)量特性（如“過載流量”Q₄便是一個(gè)例子）；再又如：各種電磁干擾和機(jī)械沖擊、振動(dòng)等的影響（擾動(dòng)）均為在極限條件下的影響量。

三．有關(guān)“誤差”術(shù)語的學(xué)習(xí)與理解

標(biāo)準(zhǔn)中涉及到有關(guān)“誤差”的術(shù)語主要有：示值誤差、相對(duì)誤差、最大允許誤差、基本誤差、差錯(cuò)等。

“示值誤差”給出的定義是：指示體積減去實(shí)際體積；“相對(duì)誤差ε”給出的定義是：示值誤差除以實(shí)際體積，以百分?jǐn)?shù)表示：

式中：V_i—指示體積；

      V_а—實(shí)際體積。

這兩個(gè)術(shù)語的含義比較明確，很容易理解。

“最大允許誤差MPE”的定義是：水表相對(duì)誤差的極限值（是技術(shù)規(guī)范、規(guī)程等技術(shù)文件中對(duì)計(jì)量器具所允許的誤差極限值。又稱極限允許誤差）。具體分為“低區(qū)的最大允許誤差”和“高區(qū)的最大允許誤差”兩部分?！暗蛥^(qū)的最大允許誤差”規(guī)定為：水溫在額定工作條件規(guī)定范圍以內(nèi)時(shí)，以最小流量（Q₁）與分界流量（Q₂）（不包括Q₂）之間的流量排出的體積的最大允許誤差為±5% ；“高區(qū)的最大允許誤差”規(guī)定為：以分界流量（Q₂）（包括Q₂）與過載流量（Q₄）之間的流量排出的體積的最大允許誤差：水溫≤30^oC時(shí)為±2% ；水溫>30^oC時(shí)為±3% 。[相關(guān)說明：極限誤差是指測(cè)量列中任何一次測(cè)量的誤差不超出該極限誤差e （即置信限）的概率為P（即置信水平p），并使（1-P）可忽略。一般單次測(cè)量的極限誤差可用測(cè)量列中的n次測(cè)量結(jié)果按貝塞爾公式計(jì)算出的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差s和覆蓋因子t的乘積來計(jì)算。這樣，極限誤差e =±t·s。在誤差為正態(tài)分布和測(cè)量次數(shù)n足夠多時(shí)，常用t = 3。這相當(dāng)于測(cè)量列中不超出e =±3s之值的概率為P = 99.73%]。

“基本誤差”給出的定義是：在參比條件下確定的水表的示值誤差。

“差錯(cuò)（fault）”也是與誤差有關(guān)的術(shù)語，在計(jì)量學(xué)上稱為：“超差”或“偏差”，其定義是：“示值誤差與水表基本誤差之差”。從誤差性質(zhì)看，差錯(cuò)屬于“附加誤差（complementary error）”的范疇。一般情況下，水表在額定條件或極限條件下的示值誤差必然會(huì)比其在參比條件下的基本誤差大，這部分增加的誤差（差錯(cuò)）主要是由影響量超出參比條件規(guī)定的取值范圍引起的。（“附加誤差”在計(jì)量技術(shù)規(guī)范中的定義是：計(jì)量器具在非標(biāo)準(zhǔn)條件時(shí)所增加的誤差。）

大于相應(yīng)技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的值的“差錯(cuò)”稱為“明顯差錯(cuò)”或“顯著超差”，其在標(biāo)準(zhǔn)中的定義為：量值大于“高區(qū)”最大允許誤差之半的差錯(cuò)。

四．有關(guān)“影響因數(shù)”術(shù)語的學(xué)習(xí)與理解

“影響量”是一種不屬于被測(cè)量但卻影響測(cè)量結(jié)果的量。水表在對(duì)用水量（即被測(cè)量）的計(jì)量過程中，同時(shí)也會(huì)受到各種“影響因數(shù)”和“擾動(dòng)”等（即非被測(cè)量）的影響和干擾，使其測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)某種“差錯(cuò)”，影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

“影響因數(shù)”和“擾動(dòng)”的區(qū)別是：“影響因數(shù)”定義為其值在GB/T778的本部分規(guī)定的水表額定工作條件范圍之內(nèi)的影響量；“擾動(dòng)”定義為其值在GB/T778的本部分規(guī)定的極限范圍之內(nèi)但超出水表額定工作條件的影響量。但是無論是“影響因數(shù)”還是“擾動(dòng)”，它們對(duì)水表測(cè)量結(jié)果的影響均不能使水表的示值誤差超出最大允許誤差的范圍。

（注：GB/T778標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)帶電子裝置的水表應(yīng)設(shè)計(jì)和制造成在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的擾動(dòng)條件下不出現(xiàn)“明顯差錯(cuò)”，且額定工作條件下的誤差不超過規(guī)定的最大允許誤差。）

五．結(jié)語

本文學(xué)習(xí)了新國標(biāo)中與水表測(cè)量準(zhǔn)確度有關(guān)的一些名詞術(shù)語，并對(duì)其定義和內(nèi)容在理解基礎(chǔ)上做了解釋和補(bǔ)充。由于本人對(duì)標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)理解不深、學(xué)識(shí)有限，差錯(cuò)之處在所難免，敬請(qǐng)批評(píng)指正

參考資料

1.GB/T778.1-2007《封閉滿管道中水流量的測(cè)量 飲用冷水和熱水水表》第一部分：規(guī)范2.GB/T778.1-2007《封閉滿管道中水流量的測(cè)量 飲用冷水和熱水水表》第三部分：試驗(yàn)方法和試驗(yàn)設(shè)備

2.JJG162-2007《冷水水表》

3.JJG1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》

4.JJG1027-1991《測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理(試行)》

5.李慎安等.《測(cè)量不確定度與檢測(cè)辭典》.北京.中國計(jì)量出版社.1996.9

6.魯紹曾等.《通用計(jì)量名詞解釋》.北京.國家技術(shù)監(jiān)督局計(jì)量司.1993.6