--- 水表新國標學習體會之二
寧波水表股份有限公司 姚靈
一．概述
水表新的國家標準中出現(xiàn)了許多有關(guān)“裝置”的術(shù)語，它涉及到了水表產(chǎn)品的各個方面（其中電子水表及帶電子裝置水表等產(chǎn)品與這些“裝置”的關(guān)系尤為密切）。準確體會和理解這些術(shù)語，對掌握和運用標準，以及設(shè)計、制造水表產(chǎn)品都會有很大幫助。
標準中涉及到“裝置”的術(shù)語很多，共計12個（不包括“被試裝置EUT”），分為兩大類。一類是為滿足水表產(chǎn)品的基本功能及正常工作而設(shè)置的一些裝置，它們一般不直接涉及到產(chǎn)品的性能特性，如：“指示裝置”、“輔助裝置”、“電子裝置”、“電源裝置”；另一類是與水表產(chǎn)品性能特性有關(guān)、并能通過它們?nèi)ビ绊懰硇阅芴匦缘囊恍┭b置，如：“調(diào)整裝置”、“校正裝置”、“轉(zhuǎn)換裝置”、“檢驗裝置”。
二．對第一類“裝置”術(shù)語的學習和理解
1．“指示裝置（indicating device）”的定義是：連續(xù)或按要求顯示測量結(jié)果的水表部件。
機械水表的指示裝置通常有三種形式。一種是模擬式指示裝置，在早期水表上用的較多，代表性的水表有C型表等產(chǎn)品；另一種是數(shù)字式指示裝置，代表性的有旋轉(zhuǎn)活塞式水表等產(chǎn)品；第三種是模擬和數(shù)字組合式指示裝置，代表性的水表有E型表等產(chǎn)品。
帶電子裝置水表的指示裝置通常也有三種形式。一種是采用電子顯示和機械指示相組合的指示裝置，如：卡式水表等產(chǎn)品；另一種是無機械指示而只有電子顯示的指示裝置，如：電子顯示水表和機械基表式熱量表等產(chǎn)品；再一種是只有機械指示而無電子顯示的指示裝置，如：脈沖式和直讀式電子遠傳水表等產(chǎn)品。
電子水表一般只有電子數(shù)字顯示的指示裝置了。
標準規(guī)定，“指示裝置”的指示（顯示）分辨力應(yīng)足夠高，以保證在以最小流量Q1試驗時，水表讀數(shù)的分辨力不超過實際體積的0.5% [ 注：試驗時間應(yīng)不超過1.5 h；此要求適用于機械和電子兩種指示裝置 ]。
2. “輔助裝置（ancillary device）”的定義是：用于執(zhí)行某一特定功能，直接參與產(chǎn)生、傳輸或顯示測量結(jié)果的裝置。輔助裝置主要有以下幾種:調(diào)零裝置、價格指示裝置、重復(fù)指示裝置、打印裝置、存儲裝置、稅控裝置、預(yù)調(diào)裝置、自助裝置。水表“輔助裝置”主要用于帶電子裝置水表和電子水表的功能擴展，其含義比較容易理解?！拜o助裝置”的功能應(yīng)符合其產(chǎn)品標準或使用說明書的要求；“輔助裝置”的永久性安裝應(yīng)不影響水表的計量性能和主示值的讀數(shù)。
3. “電子裝置（electronic device）”的定義是：采用電子組件執(zhí)行特定功能的裝置。電子裝置可以是整體水表（指電子水表或帶電子裝置水表），也可以是水表部件，如：測量傳感器、計算器、顯示器，以及輔助裝置中的任意一種電子裝置。
4. “電源裝置（power supply device）”的定義是：利用一個或幾個交流或直流電源向電子裝置提供所需電能的裝置。采用電池供電的電子水表或帶電子裝置水表一般不需“電源裝置”；表內(nèi)電池可分為：“可更換電池”和“不可更換電池”兩種形式，其中不可更換電池的額定壽命應(yīng)能保證水表的正常工作年限至少比水表的使用壽命長一年；可更換電池應(yīng)標明電池的更換日期。電池更換時，電源中斷應(yīng)不影響水表的性能或參數(shù)。
三．對第二類“裝置”術(shù)語的學習和理解
第二類“裝置”主要涉及到“調(diào)整裝置”、“校正裝置”、“轉(zhuǎn)換裝置”和“檢驗裝置”等術(shù)語。
1.“調(diào)整裝置（adjustment device）”的定義是：水表中只允許誤差曲線偏移至與其本身基本平行，使示值的相對誤差處于最大允許誤差范圍內(nèi)的裝置。
對機械水表而言，調(diào)整裝置既可放在內(nèi)部也可放在外部。如多流旋翼式水表通過調(diào)整葉輪盒底部孔的大小來改變誤差曲線的位置和形狀，稱為“內(nèi)調(diào)節(jié)”裝置；螺翼式水表常在進水孔處設(shè)有板式調(diào)整裝置，稱為“外調(diào)節(jié)”裝置等。通常，機械水表用調(diào)整裝置改變誤差曲線位置的同時，也會改變誤差曲線形狀（但這是不希望出現(xiàn)的）。
帶電子裝置水表除了通過基表的內(nèi)、外調(diào)節(jié)裝置調(diào)整誤差曲線外，還可用表內(nèi)所帶計算機對水表誤差曲線的位置進行平行移動，使其調(diào)整到最大允許誤差范圍內(nèi)；電子水表誤差曲線調(diào)整方式與帶電子裝置水表的電調(diào)整原理相同。通常做法是：對需作調(diào)整的水表在多個流量點分別進行多次測量，以均值作為各點測量結(jié)果并計算誤差值，然后將其原始誤差曲線數(shù)據(jù)存入表內(nèi)存儲器。通過計算機軟件對曲線的多個測量誤差值作平行移動計算及界限判斷，最終使曲線調(diào)整到誤差帶的理想位置上（即所有測量點均應(yīng)符合最大允許誤差要求，又離上下誤差限距離合適），此時得到的所謂“曲線平移調(diào)整系數(shù)K ”經(jīng)轉(zhuǎn)換后即可作為以后測量結(jié)果的調(diào)整之用，見圖1。曲線調(diào)整的前提是：水表誤差曲線形狀在多次測量時應(yīng)保持基本不變，即水表要有較好的測量重復(fù)性。
圖1
有些電子水表或帶電子裝置水表對誤差曲線采用多點多系數(shù)調(diào)整技術(shù)，使水表整條曲線調(diào)整后趨于平直形狀，并處于接近零誤差位置，見圖2（圖中黑色虛線框為“最大允許誤差”邊界，紅色實線為未校正前某水表誤差曲線，藍色實線為校正后誤差曲線）。這種調(diào)整方式對表內(nèi)計算機的存儲容量及調(diào)整算法要求較高、測量點及調(diào)整系數(shù)設(shè)置較多、計算量較大，因此調(diào)整成本相應(yīng)也較高。
[ 注：如果水表測量范圍內(nèi)所有誤差的符號都相同，則應(yīng)通過電或機械的調(diào)整裝置使其至少其中的一個測量點的誤差調(diào)整到小于最大允許誤差值的二分之一；如果調(diào)整裝置安裝在水表外部，應(yīng)采取鉛封措施予以保護。]
圖2
2.“校正裝置（correction device）”又稱“修正裝置”，其定義是：連接或安裝在水表中，在計量條件下根據(jù)被測水的流量和（或）特性（例如：溫度和壓力）以及預(yù)先確定的校準曲線自動修正體積的裝置。（注：被測水的特性可以用相關(guān)測量儀表進行測量，或者儲存在儀表的存儲器中）
校正裝置主要用于電子水表或帶電子裝置水表。使用校正裝置的目的是盡可能把水表“受被測水的流量和（或）特性影響”的測量誤差減少到零。通常采用表內(nèi)自帶的流量、溫度和壓力等傳感裝置或表外連接的相關(guān)特性測量儀表（如溫度、壓力等儀表）對被測水的流量、水溫和水壓等參數(shù)進行測量，并對水表的測量結(jié)果（水的體積）進行修正，使其不受或盡量少受這些參數(shù)變化的影響，使結(jié)果更符合規(guī)定條件下的測量要求。另外，測量開始前也可將校正所需的所有非測量參數(shù)輸入表內(nèi)計算機，用水表內(nèi)預(yù)先存入的“為產(chǎn)生受法制計量管理的示值所需的”計算表或校正多項式進行自動體積修正。
一般來說，被測流量的變化以及水溫和水壓的變化都是影響準確測量水表示值誤差的重要因素。掌握這些非測量參數(shù)對被測體積的影響關(guān)系，采用合理的校正技術(shù)，水表就能提供準確度較高的測量結(jié)果。
例如，水的粘度是表示流體內(nèi)摩擦力大小的一個參數(shù)，它對水表在小流量測量時的體積特性影響較為敏感。粘度是水溫和水壓的函數(shù)（其中溫度對粘度的影響尤為顯著），在常壓下溫度每下降10οC，動力粘度和運動粘度就會增加30% 左右?？梢越频赜孟率鼋?jīng)驗公式來表示水的運動粘度，
式中 t — 水的溫度，oC 。
另外，水的壓縮和膨脹性均與其溫度、壓力有關(guān)。作用在封閉管道中的水壓變化時，就會引起水的體積變化，其校正系數(shù)為，
式中： Pa--- 工作時傳感器內(nèi)的壓力，Pa ; Pb --- 標定時傳感器內(nèi)的壓力，Pa ；
Fa--- 工作溫度下被測液體的壓縮系數(shù)，1/Pa ；
Fb--- 標定溫度下被測液體的壓縮系數(shù)，1/Pa 。
同樣，水溫變化也會引起水的體積變化，其校正系數(shù)為，
式中：β --- 被測流量溫度膨脹系數(shù)，1/οC；
Δt --- 工作溫度與標定溫度之差，οC 。
經(jīng)過分析和實驗，可建立流量和（或）溫度、壓力等非測量參數(shù)對被測體積影響的數(shù)學模型或經(jīng)驗公式。被測水的體積與影響量之間可用函數(shù)關(guān)系表述，
V = f ( ΔqV 、ΔT 、 Δp 、··· )
式中：V --- 被測水的體積；
ΔqV、ΔT、Δp --- 被測水的流量、溫度、壓力等參數(shù)的變化量。
常用的校正方法：按建立的數(shù)學模型或經(jīng)驗公式（即校正多項式），結(jié)合外部測得的或內(nèi)部測得的非測量參數(shù)（即影響量），用表內(nèi)計算機作計算校正或?qū)y量誤差作逐點查表校正（校正值事先按校正多項式計算并存入存儲器）。
標準規(guī)定，水表在正常工作情況下應(yīng)不顯示未經(jīng)修正的體積；校正裝置應(yīng)不允許校正預(yù)測漂移（如與時間、體積有關(guān)的漂移）；不得利用校正裝置將水表的示值誤差調(diào)整到不接近零的值。
[ 注：“相關(guān)測量儀表”的定義：連接在計算器、校正裝置或轉(zhuǎn)換裝置上，用于測量水的某些特征量以便進行校準和（或）轉(zhuǎn)換的儀表。相關(guān)測量儀表應(yīng)符合適用的國家標準和建議，其準確度應(yīng)使水表能符合最大允許誤差的要求。]
3.“轉(zhuǎn)換裝置（conversion device）”的定義是：根據(jù)液體的特征（溫度、壓力、密度、相對密度），將計量條件下的被測體積自動轉(zhuǎn)換成基本條件下的體積或質(zhì)量的裝置。液體的特性由相關(guān)測量儀表測取，或者由自動檢驗裝置按一定的時間間隔或按固定的測量周期儲存在存儲器中。“轉(zhuǎn)換裝置”與“校正裝置”原理基本相近，所不同的是通過轉(zhuǎn)換裝置是將“計量條件下的被測體積自動轉(zhuǎn)換成基本條件（參比條件）下的體積”，但采用的方法是相同的。
4.“檢驗裝置（checking facility）”的定義是：安裝在配備電子裝置的水表中，用于檢測和修正明顯差錯的裝置。（注：檢驗傳送裝置的目的是驗證接收裝置是否完整接收到傳送的全部信息）?！皺z驗裝置”分為：“自動檢驗裝置”（無需操作人員干預(yù)其工作的檢驗裝置）、“P型永久自動檢驗裝置”（在整個測量過程中持續(xù)工作的永久自動檢驗裝置）、“I型間歇自動檢驗裝置”（以一定的時間間隔或固定的測量周期數(shù)間歇工作的自動檢驗裝置）、“N型非自動檢驗裝置”（需要操作人員干預(yù)的非自動檢驗裝置）等四種形式。
檢驗裝置只在用水戶已預(yù)付費但不能得到供水方確認的情況下才需要（詳見“規(guī)程”）。
所有配備了檢驗裝置的水表應(yīng)能防止或能檢測到反向流（反向流期間的實際體積應(yīng)從顯示體積中減去，或單獨記錄；正向流和反向流都應(yīng)符合最大允許誤差的要求）。
檢驗裝置檢測到明顯差錯后（檢定規(guī)程稱“明顯差錯”為“重大故障”），應(yīng)采取以下行動：（1）自動糾正差錯（檢定規(guī)程稱“差錯”為“故障”，下同）；（2）發(fā)出聲、光報警；報警應(yīng)持續(xù)至報警原因被消除為止。此外，當水表向外部設(shè)備傳送數(shù)據(jù)時，應(yīng)同時傳送一個信息，指明出現(xiàn)了差錯。
儀表上還應(yīng)配備用于估算出現(xiàn)差錯時流過水表的水的體積的裝置，估算結(jié)果不能被誤認為是有效示值；在不可復(fù)位和非預(yù)付費的場合使用檢驗裝置時，不允許采用聲、光報警，除非報警信號被傳送至遙控站。
檢驗裝置可分別安裝于“測量傳感器”、“計算器”、“指示裝置”、“輔助裝置”和“相關(guān)測量儀表”等部位。
[ 注：配備檢驗裝置的水表除了要進行規(guī)定的性能試驗外還應(yīng)通過設(shè)計審查。]
四．結(jié)語
文章對機械水表、帶電子裝置水表和電子水表的各類“裝置”在其定義基礎(chǔ)上作了補充解釋和描述，尤其對經(jīng)常使用的“調(diào)整裝置”和“校正裝置”兩術(shù)語作了較為詳細的舉例分析和介紹，可供有關(guān)人員參考借鑒。因本人對新國標學習不透、理解不深，文中多有繆誤之處，歡迎批評指正。
主要參考資料：
1.GB/T778.1-2007《封閉滿管道中水流量的測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量飲用冷水和熱水水表》第三部分：試驗方法和試驗設(shè)備
3.JJG162-2007《冷水水表》
4.李慎安等.《測量不確定度與檢測辭典》.北京：中國計量出版社，1996.9
5.蘇彥勛等.《流量計量與測試》（第二版）.北京：中國計量出版社，2007.9
6.蔡武昌等.《電磁流量計》.北京：中國石化出版社，2004.3
7.姚靈.電子水表傳感與信號處理技術(shù)綜述.自動化儀表，2008～2009
2008年7月20日
