四川省三協(xié)儀器儀表有限公司研制的主動(dòng)活塞式氣體流量校驗(yàn)裝置是一種常壓小流量氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，具有很高的準(zhǔn)確度。這臺(tái)裝置氣缸有效容積為100L，容積分辨率為每個(gè)脈沖0.48121mL。熱血傳奇私服最大流量為10m3/h，最小流量為0.26m3/h。經(jīng)中國測(cè)試技術(shù)研究院流量室按JJG207-1994《體積管檢定規(guī)程》進(jìn)行標(biāo)定，氣缸排氣容積的擴(kuò)展不確定度為0.03%（不確定度按JJF1059-1999評(píng)定，置性概率P=0.95，包含因子k=2），因此該裝置的準(zhǔn)確度應(yīng)為0.05級(jí)。

    該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用安全方便。一個(gè)流量檢定員30分鐘就可學(xué)會(huì)操作，即使操作失誤，也不會(huì)損壞設(shè)備，危及人生安全，流量調(diào)節(jié)方便，自動(dòng)化程度高，裝置運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，和國外同類同準(zhǔn)確度等級(jí)的裝置相比，價(jià)格低，實(shí)用。該裝置研制成功，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白，便于推廣使用，可作為常壓氣體小流量的省市一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)或作為燃?xì)夤?，儀表廠的最高標(biāo)準(zhǔn)，將有利于更好地統(tǒng)一我國常壓氣體小流量的量值，提高我國常壓氣體小流量的計(jì)量水平。

一、國內(nèi)外同類裝置的研究狀況

    主動(dòng)活塞式流量校驗(yàn)裝置，國際上稱為“受迫活塞校驗(yàn)器”（Forced Piston Prover）。“受迫”是因?yàn)?，在這類裝置中，活塞是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，因此，活塞的運(yùn)動(dòng)是“受迫”的，但我們認(rèn)為，這類裝置是氣體體積管的一種，和其它氣體體積管相比，其它氣體體積管的活塞是由流體流動(dòng)來推動(dòng)的，活塞運(yùn)動(dòng)速度由流體流量決定。因此，在其它氣體體積管中，相對(duì)于流體而言，活塞的運(yùn)動(dòng)是“被動(dòng)的”。而在主動(dòng)活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中，活塞是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，活塞的運(yùn)動(dòng)驅(qū)使流體流動(dòng)，活塞運(yùn)動(dòng)速度決定流體流量的大小。相對(duì)于流體而言，活塞是“主動(dòng)的”。因此，我們稱這類裝置叫“主動(dòng)活塞式校驗(yàn)裝置”。

    上世紀(jì)八十年代初，美國洛克威爾公司首先研究成功一臺(tái)這種裝置，其氣缸容積為100L，容積準(zhǔn)確度為0.01%（其評(píng)定方法不清楚）。在當(dāng)時(shí)，氣體流量測(cè)量達(dá)到0.1%的準(zhǔn)確度就很不容易了，因此，洛克威爾公司在研制成功這臺(tái)裝置后，在其論文中聲稱其得到了氣體的“絕對(duì)容積”。

    到上世紀(jì)八十年代末，日本關(guān)西氣表公司也研制成功了類似的裝置。他們稱為“Automatic Piston Prover”。氣缸有效容積為200L，容積準(zhǔn)確度為0.005%。重慶市流量所從日本進(jìn)口了一臺(tái)這個(gè)裝置，經(jīng)測(cè)試0.005%只是實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差，如果按JJF1059-1999進(jìn)行不確定度評(píng)定，在0.95的置信概率下，其擴(kuò)展不確定度也就是0.05%。我們研制的這臺(tái)裝置氣缸容積只有日本裝置的一半大，但流量比日本的裝置大一倍，噪聲比日本裝置小得多，準(zhǔn)確度處于同樣的水平。

    中國計(jì)量科學(xué)研究院流量室已研制成功一臺(tái)20L左右的活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，即將研制成功一臺(tái)有效容積約為500L的同類裝置。計(jì)量院的裝置氣缸容積大，流量范圍大，可以在高壓下使用，完全可作為國家基準(zhǔn)，用以統(tǒng)一全國氣體流量計(jì)量的量值。但其制造周期較長，價(jià)格昂貴，要推廣到省市一級(jí)比較困難。我們（三協(xié)公司）研究的這種裝置正好填補(bǔ)量值傳遞中省市一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)這一環(huán)，可與計(jì)量院的國家基準(zhǔn)活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置一起構(gòu)成一個(gè)完整的傳遞鏈。二、主動(dòng)活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的基本結(jié)構(gòu)主動(dòng)活塞式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的基本結(jié)構(gòu)如圖所示：

該裝置由氣缸、活塞、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、電控系統(tǒng)組成。
電控系統(tǒng)具有以下功能：
1.提示功能：可提示操作者進(jìn)行下一步操作。
2.控制功能：可控制活塞上升，下降；控制活塞上升或下降速度，即吸氣或排氣流量；控制活塞上升或下降的行程；控制被校表進(jìn)行一次校驗(yàn)所需的通氣量。
3.采樣功能：可根據(jù)需要自動(dòng)采集與活塞運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；氣缸內(nèi)壓力、溫度以及一次測(cè)試過程所需要的時(shí)間。
4.顯示、打印功能：可顯示和打印氣缸內(nèi)壓力、溫度；吸氣和排氣流量、累積流量；一次測(cè)試所需時(shí)間。
經(jīng)中國測(cè)試技術(shù)研究院按GB/T17626•4和GB/T17626•5標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行電磁兼容、電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)以及浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)，在嚴(yán)酷等級(jí)為2級(jí)的試驗(yàn)條件下，該裝置的電控系統(tǒng)均能正常工作。
    驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過改變供電頻率來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而改變吸氣和排氣流量。盡量采用先進(jìn)的傳動(dòng)技術(shù)，例如：用球型絲桿螺母傳動(dòng)來提高傳動(dòng)精度，消除由于打滑和間隙而產(chǎn)生的傳動(dòng)誤差，同時(shí)也降低了傳動(dòng)噪聲。

    為了保證氣體不至于從高壓端經(jīng)過活塞與氣缸壁間的間隙泄漏到低壓端，氣缸必需要有很高的加工精度，我公司制造的氣缸其圓度不超過5μm，氣缸內(nèi)壁表面粗糙度Ra小于0.4。在活塞與氣缸壁之間的同一密封面上，采用雙重密封。內(nèi)圈用橡膠圈，外圈用格來圈，利用橡膠的彈性頂住格來圈，使格來圈的外表面緊貼氣缸內(nèi)壁，氣體無法通  過。為了保證密封的長期可靠性，格來圈采用耐磨材料制造，并且在活塞上部灌住了潤滑油，減少格來圈與氣缸內(nèi)壁的磨擦，從而延長了格來圈的使用壽命。

    為了保證活塞在任一位置，氣缸排氣容積與活塞位移之比為一常數(shù)，（我們將這個(gè)常數(shù)稱為“標(biāo)定系數(shù)”），避免線性或非線性誤差，氣缸必須是一個(gè)嚴(yán)格的圓柱型，而不是鼓形，細(xì)腰形或圓臺(tái)型。我們制造的氣缸，其圓柱度不超過50μm。經(jīng)標(biāo)定，標(biāo)定系數(shù)的測(cè)得值與設(shè)計(jì)值之差不超過0.005%，較好地保證了裝置的準(zhǔn)確度。

三、用途

    主動(dòng)活塞式氣體流量校驗(yàn)裝置可用于校驗(yàn)各種常壓氣體流量儀表。由于具有很高的準(zhǔn)確度，因此通常用于校驗(yàn)高準(zhǔn)確度的流量儀表，特別是作為標(biāo)準(zhǔn)表使用的常壓氣體流量儀表，例如濕式氣體流量計(jì)。

    主動(dòng)活塞式流量標(biāo)準(zhǔn)裝置研制成功，為標(biāo)準(zhǔn)表的校驗(yàn)提供了一種手段，為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的推廣創(chuàng)造了條件。